Гидродинамические механизмы формирования наблюдаемых структур в молодых звездных объектах

• Автор: Кузьмин, Николай Михайлович
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Глава 1. Исследование дисперсионных свойств малых возмущений в струйных выбросах из молодых звезд

1.1. Введение

1.2. Основные уравнения, стационарная модель и постановка линеаризованной краевой задачи

1.3. Обсуждение результатов

1.4. Основные выводы

Глава 2. Численное моделирование эволюции неустойчивых мод джетов из молодых звездных объектов

2.1. Введение

2.2. Стационарная модель

2.3. Численный код

2.4. Техника численного моделирования

2.5. Обсуждение результатов

2.6. Заключение
Глава 3. Численное моделирование расширяющихся оболочек в молодых звездных объектах
3.1. Введение
3.2. Протозвездные и звездные аккреционно-струйные системы
3.3. Технология численного нелинейного моделирования
3.4. Численное моделирование объекта, аналогичного туманности
Мг 3 “Муравей”

3.5. Численное моделирование эволюции несимметричных планетарных туманностей
Глава 4. О возможной причине формирования квазипараллель-ных джетов
4.1. Введение
4.2. Модель
4.3. Линейный анализ
4.4. Обсуждение результатов
Заключение
Литература

Актуальность проблемы и предмет исследования. Как показали наблюдения последних двадцати лет, аккреционно-струйные системы достаточно широко распространены в астрофизике. В них реализуется ситуация, когда падающее на гравитирующий центр вещество образует быстро вращающийся диск, и одновременно с этим характерным видом течения — дисковой аккрецией — присутствует отток газа (outflows) в виде струйных выбросов (джетов), происходящих в направлениях, перпендикулярных плоскости симметрии диска, и, как правило, биполярных (т.е. истечение происходит в обоих направлениях — см. рис. 1). Особенностью астрофизических струй является существенно сверхзвуковой характер течения. Это приводит к тому, что коллективные явления приобретают в них характер ударных волн, формирующих регулярную упорядоченную пространственную структуру в струе и сопровождающихся интенсивным высвечиванием. Указанные структуры различны в различных объектах: наблюдаются или периодически расположенные вдоль оси симметрии струи яркие излучающие узлы с объемным заполнением (светимость растет с приближением к центру узла), или винтовые спирали, светимость в которых локализована к границе струи, или же комбинация (суперпозиция) первых двух узоров. Струйные выбросы оканчиваются ярким объектом, представляющим собой ударную волну большой интенсивности (bow shock), образованную вторжением существенно сверхзвукового выброса в окружающую аккреционно-струйную систему среду (см. рис. 1). Головная часть джетов поэтому оказывается окруженной коконом горячего и сильно турбулизованного газа, прошедшего через этот ударный фронт.
К аккреционно-струйным системам относятся протозвездные и молодые звездные системы с джетами, релятивистские струи из двойных систем, подобных SS-433, джеты в окрестностях активных ядер галактик и, возможно,
новодно-резонансных акустических мод является отсутствие их стабилизации с увеличением радиальной длины волны (отметим, что уменьшать кг ниже значений, показанных на рис. 1.4, не следует, поскольку мы используем коротковолновое приближение — см. (1.39) и текст далее).
Как видно из рис. 1.2, 1.3,1.4,1.5, наш анализ предсказывает неограниченное уменьшение характерного времени роста неустойчивых энтропийных мод с уменьшением длины волны по 0-координате. Тем не менее следует учитывать, что наличие в реальной ситуации переходного слоя конечной толщины I, в котором скорость плавно меняется от значения внутри струи до нуля снаружи, обусловленного хоть и очень малой, но конечной вязкостью, приведет к стабилизации возмущений с длиной волны А <1.
Вместе с тем важно отметить, что с увеличением кг относительная скорость роста амплитуды отражательных (те > 1) гармоник и поверхностной КН-моды убывает, а основной (те = 0) энтропийной моды, наоборот, возрастает (см. рис. 1.4) и при кг > 30 вероятности развития неустойчивости всех этих мод становятся примерно одинаковы. Это позволяет предположить, с одной стороны, возможность одновременного развития и сосуществования (интерференции) различных мод, с другой стороны, можно сделать вывод о том, что моды, на которых будет раскачиваться неустойчивость, в большей степени будут определяться начальными возмущениями.
Таким образом, учет гравитации и динамического охлаждения высвечиванием приводит, с одной стороны, к полной стабилизации акустических волноводно-резонансных гармоник, с другой стороны, к появлению дополнительных неустойчивых мод струи — волноводно-резонансных энтропийных со смешанным механизмом раскачки, обусловленным как сверхотражением волн этого типа от границ струи, так и развитием радиативно-диссипативной неустойчивости волн отрицательной плотности энергии.
При этом если за период волны существенного высвечивания энергии не