پایان نامه با کلمات کلیدی استاندارد

تفاوت با قرص های دیگر می باشد. همچنین گمـان می رود که ADAF ها بدلیل انتقال ناکارآمد انرژی توسط یون های داغ به الکترون هایی که بیشتر تابش قرص را تولید می کنند، ساختاری دو دمایی داشته باشند.
جریان های برافزایشی با پهن رفت غالب در سال های اخیر به طور وسیعی مورد مطالعه قرار گرفت. به طور مثال نارایان و یی در سال 1994 و 1995 [91، 96]، آبرامویچ در سال 1995 [39]، ناکامورا58 در سال 1996 [99] و چاکرابارتی59 در سال 1996 میلادی [100]. معادلات دینامیکی پایه برای قرص های شامل پهن رفت آنتروپی اولین بار توسط پاسینسکی60 و بیسنوواتیی کوگان61 در سال 1981 [101] و ماچوترزب62 و پاسینسـکی در سال 1982 میـلادی [102] مورد بررسـی قرار گرفت. در مقایسـه با قرص های نازک مدل شاکورا و سانیو 1973 [62]، که مواد قرص به طور موثری توسط تابش موضعی انرژی که وشکسانی تولید می کند خنک می شوند، مدل جریان برافزایشی با پهن رفت غالب نارایان و یی اینطور فرض می کند که اتلاف وشکسانی یون ها را گرم کرده و کسر ثابت f این انرژی تلف شده و به سمت داخل پهن رفت می شود و کسر (1-f) به طور موضعی تابش می شود. فرض دیگر این است که مبادله انرژی بین الکترون ها و یون ها توسط پراکندگی کولمب باعث می شود که دمای یون T_i خیلی بیشتر از دمای الکترون T_e شده و بنابراین سرمایش ناکارآمد باشد. البته اسین63 در سال 1996 میلادی T_i=T_e را در نظر گرفت [103].
توان تابش خروجی بر مقدار M ̇c^2 تقسیم می شود (که M ̇ در آن آهنگ برافزایش جرم است)، که باعث می شود تا مقدارش بسیار کوچک شود، در نتیجه بازده تابش در ADAF ها بسیار کم است. ADAF ها شبه کروی بوده و از لحاظ اپتیکی ( به غیر از تابش سیکلوترون64 ) نازک هستند.
حالت اپتیکی نازک وقتی اتفاق می افتد که نرخ برافزایش جرم بسیار کم باشد، یعنی M ̇Q^- بوده، و دمای یونی T_i خیلی بیشتر از دمای الکترونی T_e است. به طوریکه T_i≈〖10〗^12 k نزدیک به دمای ویریال بوده و دمای الکترونی T_e≅〖10〗^9_〖10〗^10 k می باشد.
1-9-2-2 مدل Slim
مدل استاندارد نه تنها در نواحی با تابندگی پایین، بلکه در نواحی با تابندگی بالا که آهنگ برافزایش جرم M ̇ از آهنگ برافزایش جرم بحرانی M ̇_crit≡L_E/c^2 بیشتر می شود هم نمی تواند جوابگو باشد. اخیرا اجرام با تابندگی بالا که به نظر می رسد آهنگ برافزایش جرم بالایی داشته باشند رصد شده اند که از جمله آن ها می توان به میکروکوازارها، منابع پرتو ایکس فوق درخشان و خطوط باریک کهکشان های سیفرت نوع (1) اشاره کرد. انفجار پرتو گاما هم چنانچه منجر به تولید سیاهچاله در مرکزش شود و برافزایش جرم روی سیاهچـاله تازه متولد شده، مولد اصلـی انرژی انفجارها باشـد، می تواند در این دسته قرار بگیرد.
اینگونه قرص ها که از لحاظ اپتیکی ضخیم هستند، Slim Disks نامیده می شوند.
1-9-2-2-1 خصوصیات قرص های Slim
در آهنگ برافزایش جرم بسیار بالا یعنی M ̇M ̇_edd، عمق اپتیکی بسیار زیاد می شود و تابش در قرص گرفتار شده و نمی تواند در مقیاس زمانی برافزایش پراکنده شود [105، 106]. آنالیز جزئی این گونه حل ها توسط آبرامویچ در سال 1988 ارائه شد [107]؛ کسی که نشان داد که با وجود فشار تابشی غالب، چنین جریان هایی در مقابل ناپایداری وشکسانی [108] و ناپایداری حرارتی [109] پایدار هستند.
در اینگونه از ADAF ها Q^+Q^- بوده، یعنی آهنگ گرمایش بیشتر از سرمایش است و دمای یونی T_i با دمای الکترونی T_e برابر است [110]. این حالت در نواحی نزدیک به جسم مرکزی بسیـار دیده می شود و از آنجاییکه محیط کاملا یونیده است، بنابراین میدان مغناطیسـی هم نقش بسزایی در آن ایفـا می کند [91، 111].
1-9-2-2-2 به دام افتادن الکترون در قرص های Slim
مهم ترین و خاص ترین خصوصیت جریان برافزایشی فوق بحرانی حضور پدیده به دام افتادن الکترون است که بطور گسترده ای در غالب برافزایش کروی بررسی شد [105، 112، 113، 114، 115، 116].
در جریان های برافزایشی اپتیکی ضخیم، اثرات متقابل تکرار شونده بین ماده و فوتون ها، موجب تاخیر در آزاد شدن انرژی تابشـی برآمده از عمق قرص می شود. بنابرایـن انرژی تابشـی در جریان به دام می افتد و به سمت داخل پهن رفت می شود.
از آنجاییکه فوتون های به دام افتاده، همراه با گاز برافزایشی روی سیاهچاله می ریزند، بنابراین بازده تبدیل انرژی در اینگونه جریان های برافزایشی روی سیاهچاله کاهش می یابد. به دام افتادن فوتون هنگامی اتفاق می افتد که زمان انتشـار فوتون در جهت عمود بر صفحه قرص، یعنی زمانی که طـول می کشد تا فوتون از صفحه استوایی به سطح قرص برسد، از زمان برافزایش در جهت شعاعی بیشتر شود.
انرژی تابشی تولید شده در مجاورت صفحه استوایی با سرعت تقریبی c/3τ به سمت سطح قرص انتشار می یابد [117]، که در آن τ عمق اپتیکی عمودی قرص است. برای مقیاس زمانی انتشار تابش داریم
t_diff=H/(c/3τ) که در آن H نیم ضخامت قرص است. از آنجاییکه مقیاس زمانی برافزایش t_acc ، توسط رابطه r/|v_r | داده می شود، آنگاه برای شرط به دام افتادن انرژی تابشی در جریان برافزایشی خواهیم داشت:
t_diff≡3Hτ/ct_acc≡r/(-v_r )=(2πr^2 Σ)/M ̇
در معادله بالا r شعاع بوده و از معادله پیوستگی در آن استفاده شد که M ̇=-2π〖rv〗_r Σ می باشد.
با استفاده از رابطه τ=κ_es Σ/2، که در آن κ_es کدری پراکندگی الکترون است، شعاعی که در آن به دام افتادن اتفاق می افتد را بدست می آوریم:
r_trap=3/2 m ̇(H/r) r_g
که در آن m ̇≡M ̇c^2/L_E و r_g=2GM/c^2 می باشد.
اثر به دام افتادن فوتون تا زمانیکه H/r از مرتبه واحد باشد و تابندگی بالا باشد، در شعاع r0 ) اضافه شده است.
برای یافتن یک فرمول کلی برای v_gc سرعت سوق میتوانیم معادلظ حرکت را به صورت برداری حل کنیم. میتوانیم از m (dv ⃗)/dt در این رابطه صرفنظر کنیم، زیرا این عبارت فقط حرکت دایروی با فرکانس ω_g را به ما میدهد، که قبلاً با آن آشنا شدهایم. پس معادله حرکت به این صورت خواهد شد:
m (dv ⃗)/dt=q(E ⃗+v ⃗×B ⃗ )=0 ⟶ E ⃗=v ⃗×B ⃗ □(→┴( ×B ⃗ ) ) E ⃗×B ⃗=(v ⃗×B ⃗ )×B ⃗
E ⃗×B ⃗=vB^2-B(v.B)
که مؤلفه عرضی سرعت برابر میشود با :
(2-36) v_(⊥gc)=(E ⃗×B ⃗)/B^2 ≡v_E
که v_E سرعت سوق میدان الکتریکی مرکز هدایت است. این سرعت مستقل از q، mوv_⊥ است. یون در اولین نیمدور مدار خود از میدان الکتریکی انرژی میگیرد وv_⊥ و در نتیجه rg را افزایش میدهد. در نیمدور دوم با از دست دادن انرژی سبب کاهش rgمیشود. این اختلاف rg در دو سوی راست و چپ مدار سبب بروز سوق ذره با سرعت v_E میشود. این اختلاف شعاع چرخشی سبب جابهجایی مکان مرکز هدایت در جهت E ⃗×B ⃗ میشود. الکترونها در حرکت پادموازی با میدان الکتریکی شتابدارند ولی در حرکت موازی با میدان الکتریکی ترمز میکنند (شتاب منفی میگیرند)اما چون جهت چرخش آنها نیز مخالف است لذا مرکز هدایت در همان جهت سوق مییابند. الکترون منفی که در جهت مخالف دوران میکند در جهت مخالف یون نیز انرژی بهدست میآورد، ولی جهت سوق هر دو یکسان است. از بین ذراتی که با انرژیهای یکسان ولی جرمهای متفاوت در میدان حرکت میکنندهر کدام سبکتر باشد rg کوچکتری دارد و در نتیجه در هر چرخه، سوق کمتری پیدا میکند و در عوض فرکانس سیکلوترونی ذره بزرگتر است و این دو اثر یکدیگر را خنثی میکنند. دو ذره با جرم یکسان ولی انرژیهای متفاوت دارای فرکانس ω_g یکسانی هستند. ذره کندتر شعاع لارمور کوچکتری دارد و در نتیجه انرژی کمتری در هر نیمدور از میدان الکتریکی کسب میکند. بنابراین مدار سه بعدی در فضا یک مارپیچ مؤرب با گام پیچ متغییر است.
2-8-2 سوق قطبشی
معادله (2-36) را میتوانیم مستقیماً از معادله(2-15) نتیجه بگیریم. با ضرب برداری دو طرف معادله(2-15) در B ⃗/B^2 رابطه زیر بهدست میآید.
(2-37) v ⃗-(B ⃗(v ⃗.B ⃗ ))/B^2 =(E ⃗×B ⃗)/B^2 -m/q (dv) ⃗/dt×B ⃗/B^2
سمت چپ این معادله را میتوان به صورت یک بردار سرعت عمودی و جمله سمت راست را به عنوان سوق E ⃗×B ⃗ شناسایی کرد. با میانگینگیری در دوره تناوب چرخشی و بنابراین با چشمپوشی از تغییرات زمانی از مرتبه دوره تناوب چرخش، میتوان سرعت عمودی را به صورت سرعت سوق عمودی vd قرار داد. با یادآوری اینکه میدان مغناطیسی مستقل از زمان فرض شده میتوان نوشت:
(2-38) v_d=v_E-m/(qB^2 ) d/dt (v ⃗×B ⃗ )
که با توجه به معادله(2-19) و تعریف میدان الکتریکی به صورت E ⃗=v ⃗×B ⃗ ، نتیجه میگیریم:
(2-39) v_d=v_E+1/(ω_g B) (dE_⊥)/dt
این معادله، سوق یک ذره باردار را در میدانهای الکتریکی و مغناطیسی متقاطع توصیف میکند که در آن میدان الکتریکی میتواند به آهستگی تغییر کند. جمله آخر در این معادله سوق قطبشی نامیده میشود.
(2-40) v_p=1/(ω_g B) (dE_⊥)/dt
یک اختلاف کیفی مهم بین سوق قطبشی و سوق E ⃗×B ⃗ وجود دارد. سوق E ⃗×B ⃗ به بار الکتریکی و جرم ذره وابستگی ندارد و به آن میتوان به عنوان نتیجهای از تبدیلات لورنتس نگریست. پس الکترونها، پروتونها و یونهای سنگینتر همگی در همان جهت عمود بر B ⃗ وE ⃗ و با همان سرعت حرکت میکنند. اما از طرف دیگر سوق قطبشی متناسب با جرم ذره افزایش مییابد. در این سوق الکترونها و یونها برخلاف جهت یکدیگر در راستای میدان الکتریکی هدایت میشوند از این رو یک جریان قطبشی تولید میشود.
(2-41) J ⃗_p=n_e e(v ⃗_pi-v ⃗_pe )=n(m_i+m_e )/B^2 (dE_⊥)/dt
که الکترنها و یونها را در جهات مخالف هم برده و پلاسما را قطبی میکند، چون m_i≫m_e است لذا جریان قطبشی عمدتاً توسط یونها برقرار میشود]41[.
بررسی اثرات میدان مغناطیسی خارجی بر ساختار قرص های برافزایشی استاندارد
3-1 مقدمه
مدل های قرص های برافزایشی در دهه های اخیر پیشرفت قابل ملاحظه ای داشته و مدل های زیادی پیشنهاد شد که تعدادی از آن ها امروزه در مطالعات نجومی پذیرفته شده است. در بیشتر کارها از یک سری ساده سازی مانند تک ناحیه، توزیع پلی تروپیک و تعادل هیدروستاتیک استفاده می شود که معمولا در راستای قائم ظاهر شده و معمولا از متغیرهای عمودی میدان سرعت صرف نظر می شود. بدین صورت معادلات به شکل معادلات دیفرانسیل معمولی(ODEs)72 در جهت شعاعی در آمده که به صورت عددی قابل حل می باشند. اگرچه با در نظر گرفتن این فرضیات دیگر نمی توان تصویر واضحی از ساختار عمودی جریان برافزایشی بدست آورد.
نارایان و یی در سال

مطلب مشابه :  منابع و ماخذ پایان نامهعوامل محیطی، شرایط آب و هوایی، پژوهشگران

Author: admin3

دیدگاهتان را بنویسید