A local model of warped magnetised accretion discs
我们推导出表达式的局部理想磁流体动力学（MHD）方程的翘曲天体物理盘使用翘曲剪切盒形式主义。这些方程的扰动扩展到一阶的翘曲振幅导致的线性理论的磁化翘曲光盘的内部局部结构的MRI湍流的情况下。在一个特殊的情况下，外部磁场定向垂直于磁盘表面，这些方程求解半解析通过频谱方法。低粘度开普勒流体动力学翘曲盘的相对快速的翘曲传播被磁场的存在所减弱。磁张力增加了行星振荡的刚度，使固有频率与轨道频率失谐，从而消除了流体动力学翘曲盘的特征性行星模式的共振力。在一个单一的流体动力学共振相反，我们发现了一系列的Alfvénic-epicyclic模式，这可能是共振强迫的翘曲几何在临界值的轨道剪切率$q$和磁场强度。在这些临界点处产生大的内转矩，并且发生异常快速的翘曲传播。由于我们的治疗省略了MRI湍流，这些结果最适用于强磁化椎间盘。
2018-03-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
Observational signatures of linear warps in circumbinary discs
近年来，越来越多的观测研究已经暗示了原行星盘中存在翘曲，然而，对翘曲盘的观测诊断的一般性综合描述缺失。我们进行了一系列的三维SPH流体动力学模拟，并将它们与三维辐射转移计算相结合，研究了环双星盘中翘曲的可观测性，环双星盘的平面相对于中心双星的轨道平面是不对准的。我们的数值流体动力学模拟证实了先前的分析结果的依赖性的翘曲结构的粘度和初始之间的不对准的二进制和光盘。为了研究翘曲的观测特征，我们计算了近红外和亚毫米波长的连续图像，以及亚毫米波段CO的纯旋转跃迁图像。在近红外散射光图像中，以及在亚毫米波长的光学厚气体线中，翘曲的环双星盘显示出表面亮度不对称。不对称性是由内部翘曲区域对盘的自遮蔽引起的，因此不对称性的强度取决于翘曲的强度。投影速度场，来自线观测，显示出特征的偏差，扭曲和旋转曲线的斜率变化，从一个未扰动的磁盘。在极端的情况下，甚至旋转的方向也会在圆盘的特征半径内发生变化。经纱运动特征的强度随倾角的增大而减小。所有经纱特征的强度都随着粘度的降低而降低。
2017-01-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the equations of warped disc dynamics
翘曲圆盘的一维演化方程有两种形式：对于粘性很大的圆盘，内部扭矩矢量G由圆盘中的局部条件唯一确定，如果不连续驱动，翘曲倾向于迅速衰减。另一方面，对于非常无粘性的圆盘，G变成一个动态量，翘曲将作为波在圆盘中传播。控制这两种状态的方程通常是分开处理的。最近Martin等人（2019）假设了一组统一的方程，但尚未从基础物理学中推导出来。推导这些方程的标准方法是基于摄动级数展开，这是一种强大但有点抽象的技术。一个更直接的方法是使用Ogilvie和Latter（2013）的翘曲剪切盒框架，到目前为止还没有被用于推导波浪状区域的方程。本文的目标是使用翘曲剪切盒框架分析两种状态下的翘曲圆盘方程，导出一组统一的方程，适用于小翘曲，并讨论如何根据Ogilvie（2018）的仿射倾斜板方法解释我们的结果。
2021-09-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
An affine model of the dynamics of astrophysical discs
薄天体物理盘经常使用二维流体动力学方程建模。我们推导出一个扩展的模型，更准确地描述了一个薄盘的行为在没有自重力，磁场和复杂的内部运动。理想流体理论是在对变形梯度张量进行特定近似后，直接从三维流体的Hamilton原理导出的。在投影到一个参考平面上后，我们用欧拉形式表示方程。圆盘被认为是一组流体柱，每个流体柱都能够进行与时间相关的仿射变换，包括三维中的平移和线性变换。因此，除了参考平面中通常的二维流体动力学之外，该理论还考虑了中平面的变形（如翘曲圆盘中发生的变形）以及伴随这种变形的内部剪切运动。它还允许通过水平流线周围的垂直引力场的变化或通过水平速度的发散在非圆盘中驱动的垂直膨胀。仿射模型的方程体现了能量和位涡守恒定律，即使是非平面圆盘。我们验证，他们重现正是三维翘曲和偏心盘的长期近似的线性理论。然而，仿射模型不依赖于任何长期或小振幅的假设，并应在更一般的情况下是有用的。
2018-02-28 astro-ph.SR
Characteristics of small protoplanetary disc warps in kinematic observations
许多拱星盘似乎有错位的中心区域，引起在散射光观测中看到的阴影。小的翘曲（$<20^\circ$未对准）可能更常见，但也比以前研究的大的未对准更难检测。我们提出的CO排放的特点，可用于确定一个小的光盘翘曲，发现从合成$^{13}$ CO地图的模型错位circumbinary光盘。光谱是不对称的，因此拟合开普勒模型是不合适的，并且可以隐藏扭曲或导致虚假特征，例如残差中出现的螺旋。我们量化所观察到的翘曲结构，通过拟合正弦曲线同心环的光盘。由此，我们可以追踪峰值速度和峰值速度的方位角的径向变化，即，扭曲在接近正面倾斜时，这些径向轮廓揭示了翘曲结构。在没有径向流的情况下，在中等倾角（${i_{\rm outer~disc}\lesssim 35^{\circ}}$）下仍可检测到扭转，但测量的倾角必须精确到$\lesssim 5^{\circ}$，以允许检测径向变化。观察到的扭曲不提供一个直接的措施，因为它依赖于光学深度的翘曲结构。这种扭曲导致了通道地图的广泛不对称，这些地图跨越了几个通道，与嵌入行星和引力不稳定造成的局部特征不同。我们怀疑，翘曲的运动学证据可能已经错过了，我们提出了一些例子，数据可能会被重新访问。
2022-03-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Chemical signatures of a warped protoplanetary disc
如果有一颗恒星或行星的伴星的轨道与星周盘不重合，星周盘可能会扭曲或破裂成不同的平面。有越来越多的观测证据表明，原行星盘具有未对准的内盘和扭曲，这可能是由于与以前未被发现的同伴的相互作用造成的，这给了我们一个诱人的迹象，表明那里可能形成行星。流体动力学和辐射转移模型表明，由于盘表面面对恒星的可变角度，温度在翘曲盘的方位角上变化，这会影响盘的化学性质。我们基于原行星盘的流体动力学模型进行化学建模，其中嵌入的行星以12 $^{\circ}$的倾角绕盘运行。即使对于这种小的未对准，包括CO和HCO $^+$的物质的丰度也在方位角上变化，这导致亚毫米线发射中可检测的方位角变化。因此，线发射的方位角变化可能表明存在一个看不见的嵌入式同伴。在解释扭曲或阴影的原行星盘的分子线图时，应考虑非轴对称的化学丰度。
2021-06-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
WInDI: a Warp-Induced Dust Instability in protoplanetary discs
本研究识别出翘曲盘中的新型尘埃不稳定性（WInDI），由弯曲波区振荡气体运动引发，并通过1D模型和3D SPH模拟验证，其对行星形成有潜在重要意义。
2023-11-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Probing the presence of planets in transition discs' cavities via warps: the case of TW Hya
我们正在进入这样一个时代，即对原行星盘性质的观测可以间接探测与盘相互作用的大质量行星或低质量恒星同伴的存在。特别是，翘曲盘的检测可以为星盘系统的性质提供重要线索。在本文中，我们将展示如何观察翘曲盘可以用来推断系统的动力学性质。我们集中在环双星盘上，那里的次级恒星的质量可以是行星级的。首先，我们提供了一些简单的关系，链接的振幅的翘曲在线性制度的参数的系统。其次，我们应用我们的方法的情况下，TW Hya，一个过渡光盘，其中翘曲已提出了基于光谱观测。假设从观测值的光盘和恒星参数，我们得出结论，为了弯曲引起的行星伴侣是可检测的，行星质量应该是大的（$M_{\rm p} \approx 10 - 14M_{\rm J}$）和光盘应该是粘性的（$α\approx 0.15 - 0.25$）。我们还将我们的模型应用于LkCa 15和T Cha，其中在过渡盘的中央空腔内检测到了一个亚恒星伴星。
2014-06-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Disc breaking and parametric instability in warped accretion discs
Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, University of Cambridge（剑桥大学应用数学和理论物理系）
研究通过高分辨率模拟揭示了扭曲吸积盘破裂的机制，发现大扭曲幅度下盘破裂形成环，而小幅度下则表现出参数不稳定性。
2025-11-23 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
The observable effects of tidally induced warps in protostellar discs
我们考虑的原恒星盘潮汐引起的翘曲和由此产生的光谱能量分布（SED）的变化的响应。我们认为，对于典型的原恒星盘参数的翘曲是通过光盘在一个波一样的方式进行通信。我们发现，翘曲的主要影响往往是在大半径（大于30 AU），并为足够小的粘度，可以是相当长的寿命。这可能导致在这些半径处的盘的不均匀照明，并且可能在大于100微米的波长处引起SED的显著变化。
2010-01-14 astro-ph.SR
Warps, bending and density waves excited by rotating magnetized stars: results of global 3D MHD simulations
我们报告的第一个全球性的三维磁流体动力学模拟的结果，在吸积盘中激发的波由一个旋转的恒星与偶极子磁场从恒星的旋转轴（这是与磁盘轴对齐）错位。主要结果如下：（1）如果恒星的磁层近似与内盘共转，则观测到一个强的单臂弯曲波（翘曲）。这种弯曲与恒星共转，并在共转半径和垂直共振半径之间具有最大振幅。圆盘的质心可以偏离赤道面达z_w \approx 0.1 r.然而，由于盘的有限厚度，翘曲的有效高度可以更大，h_w \approx 0.3 r。具有一系列错位角的恒星会激发翘曲。然而，对于15度和60度之间的未对准角，翘曲的幅度较大。(2)如果磁层的旋转速度慢于内盘，则在盘-磁层边界处会激发出弯曲波，但不会形成大尺度的翘曲。相反，高频振荡在圆盘的内部区域变得很强。它们是（a）在圆盘角速度最大的半径内形成的俘获密度波，和（b）在通过磁性瑞利-泰勒不稳定性吸积的情况下出现的内弯曲波。这两类波与内盘有关，它们的频率随吸积率而变化。在较低频率的弯曲振荡也被激发，包括盘的全局振荡。在模拟区域很小的情况下，会形成缓慢的旋进翘曲。模拟适用于年轻的恒星，激变变星和吸积毫秒恒星。
2013-03-19 astro-ph.SR
Wave-like warp propagation in circumbinary discs I. Analytic theory and numerical simulations
本文分析了原恒星环双星盘中翘曲的传播。我们使用这些系统作为一个测试环境中，研究弯曲波制度的翘曲传播，由于二进制引力势的外部扭矩的增加。特别是，我们要测试的线性政权，其中的分析理论已经开发。为了做到这一点，我们首先计算分析的稳态形状的无粘光盘的二进制扭矩。稳态倾斜是半径的单调递增函数。在没有粘性的情况下，盘不存在任何扭曲。然后，我们比较了通过已知的线性方程计算的翘曲盘的时间依赖性演化与解析解和全三维数值模拟，这已经与PHANTOM SPH代码使用200万个粒子进行。我们发现一个很好的协议，在倾斜和小倾角的相位演化，即使在非常低的粘度。此外，我们还验证了当α > H/R（α为圆盘粘性参数）时，线性化方程能够再现扩散行为。最后，我们使用3D模拟来探索非线性机制。我们观察到一个强烈的非线性行为，这导致了光盘的破碎。然后，内盘开始以它自己的旋进频率旋进。在围绕旋转黑洞的吸积盘中，已经通过数值模拟观察到了这种行为。星周吸积盘的演化强烈依赖于翘曲演化。因此，本文探讨的问题可能是至关重要的，以了解在拥挤的环境中的吸积盘的演变，当与其他恒星的引力相互作用是非常可能的，并在多个系统。
2013-06-18 astro-ph.SR
On the dynamics of low-viscosity warped discs around black holes
如果黑洞周围的吸积盘相对于黑洞的自旋矢量倾斜，那么它会被透镜-瑟林进动所扭曲。当圆盘的粘性足够大，使得翘曲传播是扩散性的时，内部圆盘可以与黑洞自旋对齐。然而，如果粘度是小的，这样的翘曲传播的波，然后稳态解的线性流体方程表现出振荡的径向轮廓的光盘倾斜角接近黑洞。在这里，我们表明，第一次，这些解决方案是在良好的协议与三维流体动力学模拟，其中的粘度是各向同性和测量是小相比，光盘角半厚度，并在光盘倾斜的情况下，从而翘曲幅度-仍然很小。我们表明，使用线性化流体方程和流体动力学模拟，内部光盘倾斜可以比原来的光盘倾斜几倍以上，我们提供了这种效果的物理推理。我们探讨的过渡光盘行为的错位角的增加，发现增加的耗散与强翘曲的区域。对于足够大的未对准，盘变得不稳定，从而盘撕裂并破裂成离散的平面。对于我们在这里提出的模拟，我们表明，总的（物理和数值）粘度在光盘断裂时是足够小的光盘撕裂发生在波动状制度，证实光盘撕裂是可能的，在这个区域的参数空间。我们的模拟表明，高的空间分辨率，因此低的数值粘性，需要准确地模拟在这个政权的翘曲动力学。最后，我们讨论了我们的结果的观测意义。
2021-09-13 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Milky Way's warped disc traced by AGB stars
Cardiff University（卡迪夫大学）；University of Surrey（萨里大学）；University College London（伦敦大学学院）；Maynooth University（梅努斯大学）
利用碳富集和氧富集AGB星两种恒星群体，揭示银河系翘曲在不同方位角上的幅度和年龄依赖关系，为恒星年龄与翘曲幅度关系提供新约束。
2026-06-08 astro-ph.GA astro-ph.SR
