Формирование и эволюция крупномасштабных вихревых структур в аккреционных звездных дисках

Объяснение причин переноса углового момента в аккреционных звездных дисках является важной астрофизической задачей, поскольку именно этот процесс определяет темп аккреции вещества на центральное гравитирующее тело. Ранее в рамках двумерного подхода было показано, что внесение возмущений малой амплитуды в поток вещества диска приводит к возникновению сдвиговой неустойчивости. Данный процесс сопровождается развитием крупномасштабных вихревых структур. Их движение и эволюция приводят к перераспределению углового момента в аккреционном диске. Действие описанного механизма было численно исследовано ранее только в рамках двумерного приближения, поэтому целью текущей работы является проведение полномасштабного трехмерного моделирования. Исследуемые процессы описываются в рамках системы уравнений идеальной газовой динамики. В статье кратко изложен метод их численного интегрирования, который основан на консервативной конечно-разностной схеме и решении задачи Римана о распаде произвольного разрыва. В качестве начальных данных используется стационарное газовое состояние тороидальной формы, окруженное веществом с низкой плотностью и давлением. На следующем шаге вносятся малые возмущения одной из газодинамических переменных. Проведенное моделирование и ан-ализ результатов численных расчетов показывают возникновение вихревых структур в сдвиговом течении трехмерного аккреционного диска. Их движение сопровождается перераспределением вещества и углового момента в объеме диска, приводящим к аккреции вещества на центральное тело.