Hydrodynamical simulations of circumstellar discs

Abstract

V této práci zkoumáme dynamiku cirkumstelárních disků, se zaměřením na dvojhvězdný systém β Lyræ A. Tento systém byl podrobně pozorován fotomet- ricky, spektroskopicky i interferometricky. Všechna pozorování byla nedávno interpretovaná kinematickým modelem s přenosem záření [Brož et al. 2021]. Abychom mohli použít dynamické modely, podáváme přehled teorie ustálených viskózních disků, včetně α parametrizace viskozity. Analytické modely Shakury & Sunyaeva (1973) jsme upravili pro obecný předpis opacity, κ = κ0ρA TB , a odvodili jsme radiální profily pro různé veličiny (Σ, T, H). Profily byly spočteny pro míru akrece rovnou ˙M = 2·10−5 M⊙ yr−1 , odvozené z pozorované změny periody dvojhvězdy. Aby bylo dosaženo takového přenosu, musí být povrchové hustoty Σ podstatně větší než v kinematickém modelu. Viskózní disipace a ochlazování zářením v opticky tlustém prostředí vedou k vysokým teplotám v centrální rovině. Přesto v disku dominuje tlak plynu. Obecnější modely byly spočteny numericky. Použili jsme jednorozměrné hydrodynamické modely s přenosem záření [Chrenko et al. 2017] zahrnující viskózní, zářivé i iradiační členy. Počáteční podmínky byly nastaveny podle an- alytických modelů. Simulace dospěla k...

In this work, we study the dynamics of circumstellar discs, with a focus on the β Lyræ A binary system. This system has been extensively observed by photometry, spectroscopy and interferometry. All these observations were recently interpreted by a radiation-transfer kinematic model [Brož et al. 2021]. In order to apply dynamical models, we first review the theory of steady-state viscous accretion discs, including the α-parametrisation of the viscosity. We modified the analytical models [Shakura and Sunyaev 1973] for a general opacity prescription, κ = κ0ρA TB , and derived radial profiles of various quantities (Σ, T, H). The profiles were computed for the accretion rate ̇M = 2·10−5 M⊙ yr−1 , inferred from the observed rate of change of the binary period. To achieve this rate, the surface densities Σ must be much higher (of the order of 10000 kg m−2 for α = 0.1) than in the kinematic model. Viscous dissipation and radiative cooling in the optically thick regime lead to high mid-plane temperatures. The disk is still gas pressure dominated. More general models were computed numerically. We used 1-dimensional radiative hydrodynamic models [Chrenko et al. 2017], accounting for viscous, radiative as well as irradiation terms. The initial conditions were taken from the analytical models. The simulations achieved a...