The Case Against Dark Matter and Modified Gravity: Flat Rotation Curves Are a Rigorous Requirement in Rotating Self-Gravitating Newtonian Gaseous Disks
通过解析求解各种类型的有旋转的Lane-Emden方程，我们发现了两个新的旋转的、自引力的、处于平衡状态的气体圆盘的耦合基本性质：平均而言，等温盘必须在其赤道平面上的半径$x$上表现出严格的幂律密度分布，其形式为$A x^{k-1}$，其中$A$和$k-1$是积分常数，和“平坦”的旋转曲线，精确地像在螺旋星系盘中观察到的那样。平均而言，多变盘必须表现出$\left[\ln(A x^k)\right]^n$形式的严格密度分布，其中$n$是多变指数，以及由上不完全伽马函数的平方根描述的“平坦”旋转曲线。所谓“平均”，我们的意思是，不管所选择的边界条件如何，实际的轮廓必须在解析奇异平衡解的严格平均轮廓附近振荡并保持接近。我们称这种奇异解为微分方程的“内禀”解，因为它们是二阶方程本身所要求的，与柯西问题无关。这些结果直接适用于长期以来被认为是等温的气体星系盘和原行星盘在其演化的扩展等温和绝热阶段。在银河系气体动力学中，它们有可能以一种彻底的方式解决暗物质-修正引力的争议，因为它们使这两种假设都变得不必要。在原行星盘研究中，他们为观测者提供了强大的新探测工具，因为他们预测了径向密度分布和自引力盘在其非常早期（前0级，也许是最年轻的年轻恒星类天体）演化阶段的旋转曲线之间的清晰而简单的联系。
2015-10-24 astro-ph.GA
The chemical evolution of self-gravitating primordial disks
数值模拟显示，在宇宙中第一个结构的组装过程中，特别是在波普的形成过程中，自引力原始盘的形成。III和超大质量恒星。它们随后的演化预计将对确定第一个宇宙学物体的质量尺度至关重要，这取决于气体的温度和主要的冷却机制。在这里，我们推导出一个单区框架来探索这种磁盘的化学演化，并表明粘性加热导致最初的分子气体的碰撞解离。在10天文单位（1000天文单位）的尺度上，当中心质量为10 M太阳（10^4 M太阳），吸积速率为10^{-1} M太阳/年^{-1}时，这种效应是相关的，并提供了大量的热量输入来稳定盘。如果气体最初是原子的，它在进一步的演化过程中保持原子状态，粘性加热的影响就不那么显著了。额外的热支持与超大质量物体的形成特别相关，例如第一个超大质量黑洞的祖先。因此，粘性加热的稳定作用使得需要强辐射背景作为保持气体原子性的手段。
2015-10-08 astro-ph.GA
Accretion disk dynamics: α-viscosity in self-similar self-gravitating models
目的：本文研究了α粘滞系数在自相似模型中对自引力盘的适用性，重点研究了活动星系核盘的自引力盘。研究方法：我们使用自相似的方法来简化所产生的偏微分方程的演化方程，然后使用数值标准程序求解。结果：我们找到了自引力α盘动力学演化的自相似解，并导出了有意义的物理量。在圆盘的开普勒部分，我们的模型与标准的定态α圆盘理论是一致的，并且在整个自引力区都是自洽的。整个盘的正吸积率需要高度的自引力。结合吸积率的时间下降和它的低量，该模型禁止大的中心质量的增长。结论：α粘滞度不能解释活动星系核中超大质量黑洞（SMBH）整个质量谱的演化。然而，考虑到所涉及的尺度，它似乎适合于模拟原行星盘。关键词：吸积，吸积盘，湍流，流体力学，方法：分析
2016-02-12 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Global stability of self-gravitating disks in modified gravity
我们研究了自引力盘的全局稳定性的背景下修改的重力（MOG）使用N体模拟。这个理论是一个相对论性的标量-张量-矢量引力理论，用来解决暗物质问题。在弱场极限下，MOG具有两个自由参数$α$和$μ_0$，这两个参数已经用旋涡星系的自转曲线数据确定。恒星自引力盘的演化，更具体地说，酒吧不稳定性MOG的研究和牛顿的情况下相比。我们的模型具有指数和Mestel样的表面密度为$Σ\propto \exp(-r/h)$和$Σ\propto 1/r$。它被发现，令人惊讶的是，磁盘是更稳定的对杆模式在MOG比在牛顿引力。换句话说，棒的生长速率实际上比牛顿圆盘慢。此外，我们表明，这两个自由参数，即$α$和$μ_0$，有稳定的效果。换句话说，这些参数的增加将降低棒材的生长速率。
2017-03-17 astro-ph.GA gr-qc
Density profile of a self-gravitating polytropic turbulent fluid in a rotating disk near to the cloud core
本文用能量与力平衡两种方法推导近云核旋转湍流气体盘的密度分布，发现唯一自洽解对应斜率-2、多方指数3/2和亚开普勒旋转。
2023-12-06 astro-ph.GA
Evolution of superbubbles in a self-gravitating disk
对超气泡的膨胀过程进行了解析和数值研究。我们的模型实现了薄层近似的密度垂直分布所给出的等温自引力盘。给出了与数值流体力学结果的精确比较。类比绘制与Kompaneets方程，其中包括二次双曲正割法的平面平行分层介质的列表中。一个天体物理学的应用是与两个蠕虫46.4+5.5和39.7+5.7连接的超级气泡。介绍了星系自转对模拟半径和速度的影响。在象理论的框架下解释了在天文地图上可见的具有强烈的肢增亮的蠕虫。
2012-08-31 astro-ph.GA astro-ph.HE
Self-Gravitating Relativistic Models of Fermions with Anisotropy and Cutoff Energy in their Distribution Function
本文将前一篇文章中得到的解推广到广义相对论，研究了各向异性自引力费米子的平衡位形。通过考虑不同程度的各向异性，这种处理也将相对论自引力费米气体模型推广到各向异性系统。我们讨论了模型的一些重要特性和得到的密度分布，并在相对论范围内推广了各向异性与粒子质量之间的关系。这些相对论模型也可以应用于研究具有各向异性压力的超密度中子星或由磁场产生的超白矮星。
2015-07-10 astro-ph.GA
The Limited Lifetime of Self-Gravitating Accretion Disks In Galactic Centers
University of Kentucky（肯塔基大学）
该研究分析AGN中全局自引力吸积盘的不稳定性，得出其寿命仅约10^3-4年，重建需超10^7年，解释其未被观测到的原因，认为观测到的开普勒脉泽盘或为其残余物。
2026-08-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
The impact of numerical oversteepening on the fragmentation boundary in self-gravitating disks
上下文自引力吸积盘是否会碎裂仍是一个悬而未决的问题。有许多不同的物理和数值解释的碎裂，但模拟往往显示出非收敛的行为越来越好的分辨率。目标。研究了Goddom型格式中不同数值限制器对自引力盘碎裂边界的影响。方法.我们比较了使用VANLEER和SUPERBEE限制器的二维剪切片模拟的线性和非线性结果。结果我们发现，选择不适当的限制功能来处理冲击捕获Goddom型计划可能会导致高估的表面密度在区域的浅密度梯度。即使在高分辨率下，这种效应也会在与动态时间尺度相当的时间尺度上放大。这正是预期形成团块的环境。该效应在没有自重力的情况下存在，但通过自重力按比例放大，并且也不依赖于冷却。此外，它可以追溯到一个众所周知的效应，称为过陡。如果在线性情况下也观察到这种效应，则碎裂极限将移至临界冷却时间尺度的较大值。
2017-07-10 astro-ph.EP astro-ph.GA
Formation of spiral structure from the violent relaxation of self-gravitating disks
我们提出的数值研究的螺旋结构的形成的上下文中的暴力松弛。初始条件是在刚性旋转中的自引力粒子的不平衡圆盘。通过该机制，可以在几个自由落体时间内通过在塌缩之后的质量喷射的剪切形成坚固且非静止的螺旋臂。通过仔细观察，我们发现与初始构型有关的臂的不同性质。如果圆盘较薄，则卷绕度趋于随初始角速度而增加。如果圆盘表面是圆形的，臂的数量和位置都受泊松密度波动的影响，随着引入更多的粒子，产生更多的臂。相反，如果施加表面椭圆度，则可以有效控制臂的数量及其放置。否则，厚度的增加导致复杂的结果，因为臂的数量和缠绕程度不太有效地控制。我们推测，这种复杂性是由一个强大的非轴对称的领域在暴力松弛，瓦解的崩溃前的运动和粒子的浓度。
2020-10-11 astro-ph.GA cond-mat.stat-mech
The statistical mechanics of self-gravitating Keplerian disks
我们描述的动力学和热力学的无碰撞粒子盘绕一个大质量的中心体，在磁盘的质量相比，中心质量小，磁盘的自引力占主导地位的非开普勒力的情况下，在半长轴的蔓延是小的。我们表明，与合理的近似，这样的磁盘有对数两体相互作用和紧凑的相空间，因此表现出的热力学比大多数其他引力系统，这需要一个封闭的盒子和人工软化的潜力在小尺度上表现良好。我们解决了微正则轴对称热平衡，并证明存在一个不平衡的平衡打破分歧。我们讨论了这些系统中的热和动力学不稳定性之间的关系，并绘制连接到天体物理设置，以及更广泛的主题的统计力学的粒子与对数长程相互作用，如点涡在二维流体。
2014-09-11 astro-ph.GA cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Forming Pop III binaries in self-gravitating disks: how to keep the orbital angular momentum
星盘碎裂是导致星族III双星系统形成的一个可能过程。然而，数值模拟显示了碎片的不同命运;一些演变成稳定的双星，另一些则与中心恒星合并。为了澄清这种多样性背后的物理学，我们以可控的方式进行了一系列三维流体动力学模拟。我们在自引力盘中插入一个模仿碎片的点粒子，初始质量和位置为自由参数，跟踪了几十个轨道的轨道演化。即使是这样简单的实验，结果也显示出很大的差异。一些粒子向内迁移后很快就融合了，但另一些粒子则随着圆盘中的间隙打开而迁移停止。我们发现，我们的结果是很好的解释假设提取的轨道角动量（i）从磁盘螺旋结构的引力扭矩，和（ii）潮汐破坏的引力约束的信封周围的粒子。我们的分析评估表明，过程（i）和（ii）是有效的，在外部和内部的磁盘分别。如果包层质量足够大，则在中间存在间隙开口的窗口。这些都与我们的数值结果相一致。我们进一步表明，双星，出现的“生存”的情况下，逐渐扩大，而吸积盘气体。我们的理论框架可以自由扩展，适用于当今的恒星和行星形成。
2019-07-30 astro-ph.GA astro-ph.SR
Universal structure of two and three dimensional self-gravitating systems in the quasi-equilibrium state
本文研究了二维和三维自引力系统在准平衡态下的普遍结构。数值计算表明，二维自引力系统在准平衡态下具有与三维自引力系统相同的密度分布。我们通过使用具有自引力系统独特随机噪声的特殊朗之万方程，建立了一个唯象模型来描述这种普遍结构。我们发现，理论推导的密度分布与观测和模拟结果是一致的。
2015-05-08 astro-ph.GA cond-mat.stat-mech
Star formation in self-gravitating disks in active galactic nuclei. I. Metallicity gradients in broad line regions
在活动星系核（AGN）和类星体中普遍观测到的高金属丰度被认为起源于超大质量黑洞周围吸积盘自引力部分中正在进行的恒星形成。我们指定这个区域作为恒星形成（SF）磁盘，在其中产生的金属从超新星爆炸（SNexp），而在同一时间流入的驱动SNexp激发湍流粘度吸积到SMBHs。本文建立了一个由SNexp和径向平流控制的金属丰度方程来描述SF盘中金属的分布和演化。我们发现，金属丰度富集在不同的速度在不同的位置在磁盘中，并建立了一个金属丰度梯度的稳态活动星系核的演变。金属丰度作为一个综合的物理参数，可以用来作为一个探针的SF盘年龄在一个插曲的SMBH活动。在SF盘中，由SNexp冲击波加热的分子云的蒸发必然形成热气体。这种加热最终平衡的热气体的冷却，但我们表明，热气体将逃逸的SF盘被冷却之前，并扩散到BLR形成一个典型的速度$\sim 1\sunmyr$。来自SF盘的热气体的扩散取决于正在进行的恒星形成，导致在AGN中观察到的BLR中的金属丰度梯度。我们将讨论这一点和其他可观察到的后果，这种情况下。
2011-07-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Self-gravitating razor-thin disks around black holes via multi-hole seeds
本文利用“位移、切割与反射”方法从多孔洞种子解构建 Schwarzschild 黑洞周围稳定、渐近平坦的反向旋转尘埃剃刀薄盘，并推广至带电情形。
2024-05-08 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Solvable model of a self-gravitating system
我们介绍并讨论了一个有效的模型的自引力系统的平衡热力学可以解决在微正则和正则系综，最大化相对于一个单一的变量。这样的模型可以从一个被限制在一个环上的自引力粒子的模型推导出来，称为自引力环（SGR）模型，允许两个模型的热力学之间的定量比较。尽管在其推导过程中涉及相当粗糙的近似值，但有效模型与SGR模型相比相当好。此外，我们还讨论了这里提出的有效模型与Thirring四十年前提出的另一个模型之间的关系。这两个模型非常相似，可以看作是自引力系统的一类极小模型的例子。
2010-03-09 astro-ph.GA cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium stationary states of 3D self-gravitating systems
三维自引力系统不演化到热力学平衡，而是陷入非平衡准定态。在这封信中，我们提出了一个理论，该理论使我们能够先验预测最终准稳态中的粒子分布，自引力系统将从粒子速度各向同性且满足维里约束的初始条件发展到该状态2 K =-U，其中K是总动能，U是系统的势能。
2014-09-06 astro-ph.GA cond-mat.stat-mech
Global simulations of self-gravitating magnetized protoplanetary disks
在原行星盘的早期阶段，当它的质量是其恒星的一个重要部分时，引力不稳定性（GI）产生的湍流应该在盘的演化中具有重要意义。同时，磁盘可能被充分电离，使磁场在动力学中发挥某种作用。虽然通常被忽视，但磁性对GI的影响可能是至关重要的，对几个过程产生影响：吸积的效率，螺旋结构的形成，破碎和固体的动力学。本文采用无网格有限质量拉格朗日方法对自引力原行星盘进行了全球三维磁流体动力学模拟。我们证实，GI螺旋波触发发电机，放大初始磁场近热振幅（等离子体β < 10），一个数量级大于单独的磁旋转不稳定性所产生的。我们还确定发电机的非线性反作用的gravitoturbulent流：饱和状态是相当热，与相关的较大的Toomre参数和较弱的，更“絮凝”的螺旋。但也许更重要的是发电机通过显著的麦克斯韦应力来促进吸积;质量吸积相对于纯GI或纯MRI被几个因素增强。我们的模拟使用理想MHD，公认的原行星盘的近似差，因此未来的研究应该探索非理想MHD的全部范围。为了做好准备，我们展示了少量的欧姆运行，揭示了发电机，如果有的话，在非理想环境中更强。这项工作证实，磁场是一个潜在的关键成分gravitoturbulent年轻磁盘，可能控制其演变，特别是通过其增强（潜在的情节）吸积。
2020-01-23 astro-ph.EP astro-ph.GA
Dynamics to the universal structure of one-dimensional self-gravitating systems in the quasi-equilibrium state
研究了一维自引力系统的准平衡态。在初始时刻满足零维里条件的情况下，发现系统在准平衡态中心附近的数密度具有类似于\cite{Tashiro16,Tashiro10}中报道的二维和三维自引力系统的普适性.包络方程揭示了零维里条件满足普适性的原因。我们提出了一个唯象模型来描述普遍的结构，使用一个特殊的Langevin方程与一个独特的随机噪声的自引力系统。此外，我们揭示了一种机制，决定了系统的半径。
2019-06-15 astro-ph.GA cond-mat.stat-mech
Derivation of an equation of pair correlation function from BBGKY hierarchy in a weakly coupled self gravitating system
本文在弱耦合非均匀自引力系统的准热平衡条件下，从BBGKY层级前两个方程推导出对关联函数方程，为研究年龄超过数个中心弛豫时间的星团中心区域热力学性质提供理论工具。
2022-11-09 astro-ph.GA cond-mat.stat-mech
Symmetry Breaking in d-Dimensional Self-gravitating Systems
具有长程相互作用的系统，如自引力团簇和磁约束等离子体，不会松弛到通常的玻尔兹曼-吉布斯热力学平衡，而是被困在准定态（QSS）中，其寿命随粒子数量而发散。QSS的特点是缺乏遍历性，这可能导致从球对称粒子分布开始的对称破缺QSS。我们将提出一个理论，使我们能够定量地预测一类d维自引力系统的自发对称性破缺的不稳定性阈值。
2013-11-19 astro-ph.GA cond-mat.stat-mech
Spectral Appearance of Self-gravitating Disks Powered by Stellar Objects: Universal Effective Temperature in the Optical Continuum and Application to Little Red Dots
Princeton University（普林斯顿大学）；Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik（马克斯·普朗克地外物理研究所）；Flatiron Institute（平顿研究所）
研究自引力盘的光谱特征，发现其具有通用有效温度，可解释小红点的光学连续体特性，并提出盘Hayashi极限对盘光谱温度的影响。
2026-05-13 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Thermodynamic blocking in self-gravitating systems
Baja Astronomical Observatory of SZTE University（塞格德大学巴贾天文台）；Institut d’Astrophysique de Paris（巴黎天体物理研究所）
基于热力学形式体系，证明动力学时间尺度慢扰动下均匀密度流体静力学平衡自引力系统为最大熵态，命名为“热力学阻塞”，强调动力学方程失效时热力学形式体系的重要性。
2025-11-11 astro-ph.GA cond-mat.stat-mech
Turbulence in a self-gravitating molecular cloud core
外部驱动的星际湍流在形成分子云中的密度结构中起着重要的作用。在这里，我们研究的动力学作用的内部驱动的湍流在自引力分子云的核心。根据初始条件和演化阶段，我们发现，在重力驱动的湍流的存在下，自引力核心可以经历恒定的，减速的，和加速的下落，从而具有各种径向速度分布。在重力主导的中心区域，更高水平的湍流导致更低的下落速度，更高的密度和更低的质量吸积率。作为这项研究的一个重要意义，有效的重联扩散的磁场对重力阻力自然发生由于重力驱动的湍流，而不调用外部驱动的湍流。
2020-01-21 astro-ph.GA physics.flu-dyn
Statistical Mechanics of 1d Self-Gravitating Systems: The Core-Halo Distribution
我们研究，使用理论和模拟，一个系统的自引力片。一个新的统计力学理论-免费的任何可调参数-推导出定量预测的最终定态后，该系统的无碰撞弛豫过程完成。理论与数值模拟结果吻合得很好。该模型揭示了自引力系统弛豫的一般机制，并可能有助于我们理解宇宙中冷物质的分布。
2011-09-17 astro-ph.GA cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Self-gravitating disc candidates around massive young stars
最近在大质量的年轻原恒星周围发现了几个候选的开普勒盘。考虑到这些系统中相对较大的盘星质量比，以及它们年轻的年龄，值得研究它们变得自引力的倾向。为此，我们计算自洽的，半解析模型的假定自引力盘五个候选光盘系统。我们的目的不是要完全符合观测结果，而是要证明，由于即使在毫米波长下，中平面的光学厚度也很高，因此来自边缘不稳定的自引力盘的预期尘埃连续辐射可能相当微弱。在最好的情况下，模型产生的“可观测”的光盘质量的一个因素内的1.5个观察到的，与中面尘埃温度可比的测量温度从分子线发射。我们发现，在两种情况下，自引力盘模型与观察比较。如果这些圆盘是自引力的，那么它们就满足其外部区域圆盘碎裂的条件。因此，这些系统可能有尚未解决的低质量恒星伴星，因此是未来高角分辨率观测的有希望的目标。
2016-08-19 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Self-gravitating Bose-Einstein condensates and the Thomas-Fermi approximation
自引力玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）已经在各种天体物理学背景下被提出，包括玻色星和BEC暗物质晕。这些系统由Gross-Pitaevskii和Poisson方程的组合（GPP系统）描述。在分析这些假想的物体时，广泛使用了傅里叶变换-费米（TF）近似。这种近似是基于这样的假设，即在存在大量粒子的情况下，Gross-Pitaevskii能量泛函中的动力学项可以忽略不计，但众所周知，在冷凝物表面附近违反了这一假设。我们还证明了在TF近似下自引力凝聚的总能量是正的。自引力系统的稳定性取决于总能量是否为负。因此，TF近似不适合在数值模拟中制定初始条件。作为替代方案，我们提供完整GPP系统的近似解决方案。
2016-08-15 astro-ph.GA cond-mat.quant-gas gr-qc
