Astronomy ReportsAstronomy ReportsАстрономический журнал0004-62993034-5170The Russian Academy of Sciences64762010.31857/S0004629924050024JNZYJOArticlesСТАТЬИResearch ArticleGas-Dynamical Model of Accretion on a Neutron Star with Viscosity and the Influence of Large-Scale Vortices on the Transmission of Angular MomentumГазодинамическая модель аккреции на нейтронную звезду с учетом вязкости и влияние крупномасштабных вихрей на передачу момента импульсаAksenovA. G.АксеновА. Г.
Russian Federation
aksenov@fastmail.fmChechetkinV. M.ЧечеткинВ. М.
Russian Federation
aksenov@fastmail.fmInstitute of Design Automation of the Russian Academy of SciencesИнститут автоматизации проектирования Российской академии наукKeldysh Institute of Applied Mathematics of the Russian Academy of SciencesИнститут прикладной математики им М. В. Келдыша Российской академии наук15052024101540842428012025Copyright ©; 2024, The Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024The Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0004-6299/article/view/647620

The work is devoted to the construction of a gas-dynamic model of the accretion disk around a neutron star (NS). The developed multidimensional code is used to study the stability of stationary axially symmetrical models by carry out of evolutionary calculations in 3D taking into account viscosity, as well as taking into account the diffusion of radiation in 2D. It is shown that an arbitrary stationary axially symmetrical disk with a monotonic decrease in density with a cylindrical radius transforms, due to viscosity, braking and spreading of matter along the NS, into a new quasi-stationary toroidal configuration. The stability study of the stationary toroidal configuration confirmed the formation of large-scale vortex structures at the initial periodic disturbance of angular velocity in azimuth, now taking into account the “turbulent” viscosity. It turned out that the presence of large-scale structures leads to an acceleration of braking, i. e. an effective increase in viscosity.

Работа посвящена построению газодинамической модели аккреционного диска вокруг нейтронной звезды (НЗ). Разработанный многомерный код используется для исследования устойчивости стационарных аксиально симметричных моделей путем проведения эволюционных расчетов в 3D геометрии с учетом вязкости, а также с учетом диффузии излучения в 2D. Показано, что произвольный стационарный аксиально симметричный диск с монотонным уменьшением плотности с цилиндрическим радиусом переходит, благодаря вязкости, торможению и растеканию вещества по НЗ в новую квазистационарную тороидальную конфигурацию. Исследование устойчивости стационарной тороидальной конфигурации подтвердило формирование крупномасштабных вихревых структур при первоначальном периодическом возмущении угловой скорости по азимуту теперь уже с учетом «турбулентной» вязкости, а не схемной. Оказалось, что наличие крупномасштабных структур приводит к ускорению торможения, т. е. к эффективному увеличению вязкости.

neutron staraccretion diskgamma ray burstconservative finite difference schemeнейтронная звездааккреционый дискгамма всплескконсервативная конечно-разностная схемаРоссийский научный фондRussian Science Foundation20-11-20165-ПK. Nomoto and M. Hashimoto, Phys. Rep. 163(1–3), 13 (1988).S. L. Shapiro and S. A. Teukolsky, Black holes, white dwarfs, and neutron stars. The physics of compact objects (New York: Wiley, 1983).L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Statistical physics (Oxford: Pergamon Press, 1980).Y. P. Velikhov, A. Y. Lugovsky, S. I. Mukhin, Y. P. Popov, and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 51(2), 154 (2007).A. Y. Lugovskii and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 56(2), 96 (2012).E. P. Kurbatov, D. V. Bisikalo, and P. V. Kaygorodov, Physics Uspekhi 57(8), 787 (2014), arXiv:1409.8492 [astro-ph.SR].P. Colella and P. R. Woodward, J. Comput. Phys. 54, 174 (1984).L. D. Landau and E. M. Lifshits, Fluid Mechanics. Course of Theoretical Physics (New York: Pergamon, 1987).P. K. Raschewski, Riemannsche Geometrie und Tensor-analysis (Frankfurt am Main: Verlag Harri Deutsch, 1995), 2nd ed.G. V. Vereshchagin and A. G. Aksenov, Relativistic Kinetic Theory (Cambridge University Press, 2017).A. G. Aksenov and V. M. Chechetkin, The Physics of Supernovae and Their Mathematical Models (World Scientific Publishing Company, 2024).P. Colella and H. M. Glaz, J. Comput. Phys. 59, 264 (1985).A. G. Aksenov, Comp. Math. and Math. Physics 55(10), 1752 (2015).V. D. Shafranov, Reviews of Plasma Physics. Vol. 3, edited by M. A. Leontovich (New York: Published by Consultants Bureau, 1967), p. 1.A. G. Aksenov, V. F. Tishkin, and V. M. Chechetkin, Math. Models Computer Simulations 11, 360 (2019).G. S. Bisnovatyi-Kogan and R. V. E. Lovelace, New Astron. Rev. 45, 663 (2002), arXiv:astro-ph/0207625.N. I. Shakura, Soviet Astron. 16(4), 756 (1973).N. I. Shakura and R. A. Sunyaev, Astron. and Astrophys. 24, 337 (1973).N. A. Inogamov and R. A. Sunyaev, Astron. Letters 25(5), 269 (1999), arXiv:astro-ph/9904333.Y. V. Artemova, G. S. Bisnovatyi-Kogan, I. V. Igumenshchev, and I. D. Novikov, 637, 968 (2006), arXiv:astro-ph/0410249.P. Ghosh and F. K. Lamb, 234, 296 (1979).M. V. Abakumov, S. I. Mukhin, Y. P. Popov, and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 40(5), 366 (1996).M. R. Gilfanov and R. A. Sunyaev, Physics Uspekhi 57, 377 (2014).