Гравитационная неустойчивость газопылевых околоядерных дисков близких галактик
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu01.2022.316Аннотация
С помощью двумерного многокомпонентного гидродинамического моделирования мы изучаем влияние пыли на развитие неустойчивости в газопылевых минидисках, наблюдаемых в центральных областях галактик, в частности в галактике NGC 4736. Пыль, связанная с газом гравитационно и посредством силы трения, зависящей от разности скоростей между двумя компонентами, приводит к неустойчивости минидиска, находящегося во внешнем потенциале галактики. В модели оказывается возможным объяснить развитие неустойчивости и появление спиральных структур, наблюдаемых в дисках. Возникающие спиральные структуры оказываются многорукавными, что связано с доминированием Фурье-амплитуд высоких порядков. Неустойчивость газопылевых околоядерных дисков является важным механизмом для объяснения активности галактических ядер, связанной с аккрецией вещества на центральную черную дыру. Моделирование показало, что добавление пыли к газовой компоненте с отношением пыли к газу в 10-20 % способно существенно дестабилизировать газопылевой диск, в результате чего уже через 50-100 млн лет наступает стадия насыщения.Ключевые слова:
околоядерные диски, численное моделирование, вычислительная газодинамика, галактические центры
Скачивания
Данные скачивания пока недоступны.
Библиографические ссылки
Литература
1. Noh H., Vishniac E.T., Cochran W.D. An examination of the M = 1 instability in a low-mass protoplanetary disk. The Astrophysical Journal 397, 347 (1992). https://doi.org/10.1086/171790
2. Terrazas B.A., Bell E.F., Woo J., Henriques B.M. Supermassive black holes as the regulators of star formation in central galaxies. The Astrophysical Journal 844 (2), 170 (2017). https://doi.org/10.3847/1538-4357/aa7d07
3. Shioya Y., Tosaki T., Ohyama Y., Murayama T., Yamada T., Ishizuki S., Taniguchi Y. Molecular gas in the poststarburst galactic nucleus of NGC 4736. Publications of the Astronomical Society of Japan 50 (3), 317-323 (1998). https://doi.org/10.1093/pasj/50.3.317
4. Gerin M., Casoli F., Combes F. Molecular gas in the RSAB galaxy NGC 4736. Astronomy and Astrophysics 251, 32-42 (1991).
5. Wada K., Fukushige R., Izumi T., Tomisaka K. Circumnuclear Multiphase Gas in the Circinus Galaxy. I. Non-LTE Calculations of CO Lines. The Astrophysical Journal 852 (2), 88 (2018). https://doi.org/10.3847/1538-4357/aa9e53
6. Martini P., Regan M.W., Mulchaey J.S., Pogge R.W. Circumnuclear dust in nearby active and inactive galaxies. II. Bars, nuclear spirals, and the fueling of active galactic nuclei. The Astrophysical Journal 589 (2), 774 (2003). https://doi.org/10.1086/374685
7. Mu˜noz-Mateos J.C., De Paz A.G., Boissier S., Zamorano J., Dale D.A., P´erez-Gonz´alez P.G., Kennicutt Jr.R.C. Radial distribution of stars, gas, and dust in sings galaxies. II. Derived dust properties. The Astrophysical Journal 701 (2), 1965 (2009). https://doi.org/10.1088/0004-637X/701/2/1965
8. Mu˜noz-Mateos J.C., Boissier S., De Paz A.G., Zamorano J., Kennicutt Jr.R.C., Moustakas J., Gallego J. Radial distribution of stars, gas, and dust in sings galaxies. III. Modeling the evolution of the stellar component in galaxy disks. The Astrophysical Journal 731 (1), 10 (2011). https://doi.org/10.1088/0004-637X/731/1/10
9. Van der Laan T.P.R., Armus L., Beirao P., Sandstrom K., Groves B., Schinnerer E., Kennicutt R.C. Heating and cooling of the neutral ISM in the NGC 4736 circumnuclear ring. Astronomy & Astrophysics 575, A83 (2015). https://doi.org/10.1051/0004-6361/201425402
10. Patra N.N. Theoretical modelling of two-component molecular discs in spiral galaxies. Astronomy & Astrophysics 638, A66 (2020). https://doi.org/10.1051/0004-6361/201936483
11. Stone J.M., Mihalas D., Norman M.L. ZEUS-2D: A radiation magnetohydrodynamics code for astrophysical flows in two space dimensions. III-The radiation hydrodynamic algorithms and tests. The Astrophysical Journal Supplement Series 80, 819 (1992). https://doi.org/10.1086/191682
12. Stoyanovskaya O.P., Snytnikov V.N., Vorobyov E.I. Analysis of Methods for Computing the Trajectories of Dust Particles in a Gas - Dust Circumstellar Disk. The Astrophysical Journal Supplement Series 61 (12), 1044 (2017). https://doi.org/10.1134/S1063772917120071
13. Maiolino R., Marconi A., Oliva E. Dust in active nuclei - II. Powder or gravel? Astronomy & Astrophysics 365 (2), 37-48 (2001). https://doi.org/10.1051/0004-6361:20000012
14. Maiolino R., Marconi A., Salvati M., Risaliti G., Severgnini P., Oliva E., Vanzi L. Dust in active nuclei. I. Evidence for “anomalous” properties. Astronomy & Astrophysics 365 (2), 28-36 (2001). https://doi.org/10.1051/0004-6361:20000177
15. Kennicutt Jr.R.C. The star formation law in galactic disks. Astronomy & Astrophysics 344, 685 (1989). https://doi.org/10.1086/167834
16. Elmegreen D.M., Elmegreen B.G., Eberwein K.S. Dusty acoustic turbulence in the nuclear disks of two liner galaxies ngc 4450 and ngc 4736. The Astrophysical Journal 564 (1), 234 (2002). https://doi.org/10.1086/324150
17. Kim W.T., Elmegreen B.G. Nuclear spiral shocks and induced gas inflows in weak oval potentials. The Astrophysical Journal Letters 841 (1), L4 (2017). https://doi.org/10.3847/2041-8213/aa70a1
References
1. Noh H., Vishniac E.T., Cochran W.D. An examination of the M = 1 instability in a low-mass protoplanetary disk. The Astrophysical Journal 397, 347 (1992). https://doi.org/10.1086/171790
2. Terrazas B.A., Bell E.F., Woo J., Henriques B.M. Supermassive black holes as the regulators of star formation in central galaxies. The Astrophysical Journal 844 (2), 170 (2017). https://doi.org/10.3847/1538-4357/aa7d07
3. Shioya Y., Tosaki T., Ohyama Y., Murayama T., Yamada T., Ishizuki S., Taniguchi Y. Molecular gas in the poststarburst galactic nucleus of NGC 4736. Publications of the Astronomical Society of Japan 50 (3), 317-323 (1998). https://doi.org/10.1093/pasj/50.3.317
4. Gerin M., Casoli F., Combes F. Molecular gas in the RSAB galaxy NGC 4736. Astronomy and Astrophysics 251, 32-42 (1991).
5. Wada K., Fukushige R., Izumi T., Tomisaka K. Circumnuclear Multiphase Gas in the Circinus Galaxy. I. Non-LTE Calculations of CO Lines. The Astrophysical Journal 852 (2), 88 (2018). https://doi.org/10.3847/1538-4357/aa9e53
6. Martini P., Regan M.W., Mulchaey J.S., Pogge R.W. Circumnuclear dust in nearby active and inactive galaxies. II. Bars, nuclear spirals, and the fueling of active galactic nuclei. The Astrophysical Journal 589 (2), 774 (2003). https://doi.org/10.1086/374685
7. Mu˜noz-Mateos J.C., De Paz A.G., Boissier S., Zamorano J., Dale D.A., P´erez-Gonz´alez P.G., Kennicutt Jr.R.C. Radial distribution of stars, gas, and dust in sings galaxies. II. Derived dust properties. The Astrophysical Journal 701 (2), 1965 (2009). https://doi.org/10.1088/0004-637X/701/2/1965
8. Mu˜noz-Mateos J.C., Boissier S., De Paz A.G., Zamorano J., Kennicutt Jr.R.C., Moustakas J., Gallego J. Radial distribution of stars, gas, and dust in sings galaxies. III. Modeling the evolution of the stellar component in galaxy disks. The Astrophysical Journal 731 (1), 10 (2011). https://doi.org/10.1088/0004-637X/731/1/10
9. Van der Laan T.P.R., Armus L., Beirao P., Sandstrom K., Groves B., Schinnerer E., Kennicutt R.C. Heating and cooling of the neutral ISM in the NGC 4736 circumnuclear ring. Astronomy & Astrophysics 575, A83 (2015). https://doi.org/10.1051/0004-6361/201425402
10. Patra N.N. Theoretical modelling of two-component molecular discs in spiral galaxies. Astronomy & Astrophysics 638, A66 (2020). https://doi.org/10.1051/0004-6361/201936483
11. Stone J.M., Mihalas D., Norman M.L. ZEUS-2D: A radiation magnetohydrodynamics code for astrophysical flows in two space dimensions. III-The radiation hydrodynamic algorithms and tests. The Astrophysical Journal Supplement Series 80, 819 (1992). https://doi.org/10.1086/191682
12. Stoyanovskaya O.P., Snytnikov V.N., Vorobyov E.I. Analysis of Methods for Computing the Trajectories of Dust Particles in a Gas - Dust Circumstellar Disk. The Astrophysical Journal Supplement Series 61 (12), 1044 (2017). https://doi.org/10.1134/S1063772917120071
13. Maiolino R., Marconi A., Oliva E. Dust in active nuclei - II. Powder or gravel? Astronomy & Astrophysics 365 (2), 37-48 (2001). https://doi.org/10.1051/0004-6361:20000012
14. Maiolino R., Marconi A., Salvati M., Risaliti G., Severgnini P., Oliva E., Vanzi L. Dust in active nuclei. I. Evidence for “anomalous” properties. Astronomy & Astrophysics 365 (2), 28-36 (2001). https://doi.org/10.1051/0004-6361:20000177
15. Kennicutt Jr.R.C. The star formation law in galactic disks. Astronomy & Astrophysics 344, 685 (1989). https://doi.org/10.1086/167834
16. Elmegreen D.M., Elmegreen B.G., Eberwein K.S. Dusty acoustic turbulence in the nuclear disks of two liner galaxies ngc 4450 and ngc 4736. The Astrophysical Journal 564 (1), 234 (2002). https://doi.org/10.1086/324150
17. Kim W.T., Elmegreen B.G. Nuclear spiral shocks and induced gas inflows in weak oval potentials. The Astrophysical Journal Letters 841 (1), L4 (2017). https://doi.org/10.3847/2041-8213/aa70a1
Загрузки
Опубликован
10.10.2022
Как цитировать
Ткаченко, Р. В., Корчагин, В. И., & Жмайлов, Б. Б. (2022). Гравитационная неустойчивость газопылевых околоядерных дисков близких галактик. Вестник Санкт-Петербургского университета. Математика. Механика. Астрономия, 9(3), 561–571. https://doi.org/10.21638/spbu01.2022.316
Выпуск
Раздел
Астрономия
Лицензия
Статьи журнала «Вестник Санкт-Петербургского университета. Математика. Механика. Астрономия» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Санкт-Петербургским государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
