吸积

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球对称吸积

球对称吸积是一种最简单的吸积过程。假设在密度为ρ、温度为T的均匀、静止介质中,存在一个静止的、质量为M的中心天体,介质粒子的质量为m,动能为kBT,以中心天体为中心定义吸积半径Ra

其中cs为等温声速。位于吸积半径处的粒子动能与引力势能之和为零,吸积半径以内的粒子热运动不足以克服引力作用而被中心天体吸积,位于吸积半径以外的粒子不会被吸积。在介质的扩散作用影响下,中心天体的吸积率约为,吸积物质的总角动量为零。

点质量的物体在密度均匀、温度不太高的介质中运动的吸积过程称为邦迪-霍伊尔-利特尔顿吸积(Bondi-Hoyle-Lyttleton Accretion),或者邦迪吸积。如果中心天体相对于介质以速度V运动,粒子的动能近似为,此时的吸积半径称为邦迪吸积半径:

天体的运动速度一般远高于介质的声速,扩散作用可以忽略,吸积率约为,如果吸积物质没有严格的柱对称性,则总角动量不为零,可以形成吸积盘。

轴对称吸积

如果吸积物质带有足够高的角动量,则有可能形成吸积盘。吸积物质流的角动量损失一般很慢,而能量不断耗散,最终位于角动量一定的情况下能量最小的轨道,即圆轨道上,并且几乎以开普勒速度绕中心天体旋转。该轨道的半径称为圆化半径:

其中l是单位质量的吸积物质具有的角动量。吸积盘形成的必要条件是天体的半径远远小于圆化半径,否则吸积物质流会直接落入天体表面,不能形成吸积盘。

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