Relativistic Poynting Jets from Accretion Disks
建立了旋转黑洞周围圆盘内部区域的相对论性坡印廷喷流模型。磁盘最初是由一个类似偶极的磁场线程。该模型是从无力电磁场的特殊相对论方程导出的。坡印廷喷流的"头“被发现以可能是相对论的速度向外传播。发现头的洛伦兹因子（Gamma）依赖于靠近黑洞的磁场强度、B_0、外部介质的密度n_ext和比值R=r_0/r_g >1，其中r_g是黑洞的引力半径，r_0是穿过圆盘的初始偶极场O点的半径。在与活动星系核相关的条件下，伽玛近似等于8（10/R）^（1/3）（B_0/10^3高斯）^（1/3）（1/cm^3/n_ext）^（1/6）。这个模型提供了一个解释所观察到的洛伦兹因子，这是10秒差距尺度的无线电喷流测量非常长的基线干涉的顺序。
2004-01-22 astro-ph
Magnetically Arrested Disks and Origin of Poynting Jets: Numerical Study
利用二维和三维MHD模拟研究了在中心积累垂直磁场的吸积盘的动力学和结构。中心场可以建立到均分水平，并破坏磁层半径内的近轴对称外吸积盘，形成磁制动盘（MAD）。在MAD中，质量以不规则的密集螺旋流和垂直场的形式吸积，分裂成单独的束，穿透低密度磁岛的盘平面。吸积的质量，当螺旋向内，拖动场和扭转它周围的旋转轴，导致准直坡印廷喷流在极方向。这些喷流由吸积流提供动力，效率高达~1.5%（单位为\dot{M} c^2）。MAD中的螺旋流型主要由低方位波数m~1-5的模式控制，并且可以是出射辐射中的准周期振荡的源。MAD喷流和坡印廷喷流的形成可以很好地解释观测到的银河系黑洞双星光谱态的变化。我们的研究重点是黑洞吸积流，然而，结果也可以适用于吸积盘周围的非相对论性的对象，如年轻的恒星物体和恒星的双星系统。
2007-11-28 astro-ph
Are Quasar Jets Matter or Poynting Flux Dominated?
如果类星体喷流被磁场加速，但终止于物质主导，在何处以及如何发生坡印廷主导和物质主导之间的过渡？为了解决这个问题，我们研究了在不同的空间尺度上的观测对喷流结构的约束。我们证明，观测数据是一致的情况下，射流的加速发生在10^{3-4} R_g。在这张图片中，非热耀斑--耀变体现象的重要定义属性--是由在喷流惯性被物质支配的区域形成的强烈冲击产生的。这种激波可能是由于加速到不同速度的喷流部分之间的碰撞而形成的，并且加速度差异很可能与全球MHD不稳定性有关。
2005-09-22 astro-ph
Poynting Jets from Black Holes and Cosmological Gamma-Ray Bursts
讨论了由中子星破裂产生的碎片环面所包围的恒星质量黑洞的磁主导喷流的性质。这些喷流可能有狭窄的核心（沿旋转轴），几乎没有重子，并获得非常高的体洛伦兹因子$\simg 10^6$。这些喷流会产生MeV到TeV的特征辐射，以及产生通常MeV爆发的相对论冲击。由于外流是高度定向的，所观察到的伽马射线的性质将取决于相对于旋转轴的视角。即使对于最强烈的爆发，在各向同性发射和大量红移的假设下，可以推断出发射$10^{52}-10^{53}$ erg，所需的效率仅为$10^{-2}-10^{-4}$。
1997-03-20 astro-ph
Poynting Jets from Accretion Disks
我们给出了进一步的考虑的问题上的演变的日冕，无力磁场线程的差异旋转，进行开普勒磁盘，扩展工作的李{ \it等}。（2001年）的第10页。这种情况是由无力的梯度-沙夫拉诺夫（GS）方程的通量函数$Ψ(r,z)$，它标记的极向场线（在柱坐标）。GS方程涉及描述极向电流分布的函数$H(Ψ)$，该极向电流分布由随时间线性增加的盘的微分旋转或{ \it扭曲}确定。我们数值求解GS方程的体积的序列中的大小增加对应的扩展的外部完美的导电边界（$R_{m}, Z_{m}$）。外边界模拟外部非磁化等离子体的影响。GS解的序列提供了一个磁场响应于（1）盘的增加的扭曲和（2）外部等离子体压力的动态演化的模型。我们找到的解决方案与{ \it磁准直}坡印亭射流有一个{ \it连续}流出的能量，角动量，和环形磁通量从磁盘到外部空间。
2002-10-25 astro-ph
Poynting Flux Dominated Jets in Decreasing Density Atmospheres. I. The Non-relativistic Current-driven Kink Instability and the Formation of "Wiggled" Structures
采用非相对论三维磁流体动力学（MHD）方法对坡印廷磁通支配（PFD）射流进行了数值模拟。我们的研究重点是强磁化高超音速，但亚阿尔夫文（$C^{2}_{\rm s} \ll V^{2}_{\rm jet} < V^{2}_{\rm A}$）流的传播和电流驱动（CD）扭结不稳定性的后续发展。这种不稳定性可能是造成在亚秒差距尺度（VLBI）喷流中看到的“摆动”结构的原因。在本文中，我们研究了PFD射流在各种外部环境磁化气体分布，包括密度，压力和温度梯度的非线性行为。我们的数值结果表明，射流可以开发CD扭曲的trans-Alfvénic流的情况下，即使当流本身仍然是强烈的磁性为主。一个内部的非轴对称的身体模式增长的时间尺度上的阿尔文交叉时间的顺序和扭曲的结构和磁配置的喷流。由洛伦兹力的径向分量驱动的CD不稳定性的扭结（$m=1$）模式比其他高阶模式（$m>1$）增长得更快。在喷流框架中，模式局部增长，并在喷流不稳定的每个轴向位置径向扩展：因此，不稳定性不会沿着喷流长度作为波传播。一个自然发生的，外部螺旋磁化风，这是（准）轴向电流自由，围绕着良好的准直载流射流，并减少射流和外部介质之间的速度剪切。这稳定了内喷流中MHD Kelvin-Helmholtz表面模式的增长。
2004-06-17 astro-ph
The efficiency of the magnetic acceleration in relativistic jets
使用稳定的，轴对称的，理想的磁流体动力学（MHD），我们分析相对论外流通过检查沿流动的动量方程，并在transfield方向。我们认为，渐近的洛伦兹因子是~mu-sigma_M，坡印廷与物质的能流比的渐近值--所谓的sigma函数--由sigma/（1 + sigma）\~sigma_M/mu给出，其中sigma_M是米歇尔磁化参数，mu c^2是总的能质通量比。我们讨论这些值如何取决于附近的流动的起源的条件。利用自相似解验证了上述结果，并表明在波印廷主导流中，波印廷能流与物质能流之间达到均分，甚至成为物质主导流，这取决于sigma_M/mu的大小.
2004-01-08 astro-ph
Relativistic Jets from Accretion Disks
观测到的许多致密吸积物体发出的喷流可能是由于穿过差动旋转的吸积盘的磁场的扭曲而产生的，该磁场的作用是从吸积盘磁性地提取角动量和能量。已经讨论了两个主要的制度，磁流体射流，它具有显着的质量通量，并具有能量和角动量进行的物质和电磁场和，坡印亭射流，其中的质量通量是小的和能量和角动量进行主要由电磁场。在这里，我们描述了最近的理论工作的形成相对论坡印亭喷流从磁化吸积盘。此外，我们描述了新的相对论，全电磁，粒子在细胞模拟形成的射流从吸积盘。模拟Z箍缩实验可能有助于理解天体物理喷流的起源。
2004-09-17 astro-ph
Magnetic acceleration of ultra-relativistic GRB and AGN jets
我们提出了冷，轴对称，磁驱动相对论外流的数值模拟。外流最初是次Alfvénic和坡印廷通量占主导地位，与总-静止质量的能量通量比高达$μ\sim 620$。为了研究射流的磁加速，我们模拟了具有规定形状的刚性壁的漏斗内的流动，我们将其取为$z\propto r^a$（在柱坐标中，$a$的范围为1到2）。这使我们能够消除数值耗散的影响所引起的自由边界与周围介质。我们发现，在所有情况下，他们收敛到一个稳定的状态，其特征在于由一个空间扩展的加速区域。对于喷流的解决方案的加速过程是非常有效的-在模拟的最外层尺度上，超过一半的坡印亭通量已被转换为动能通量，和终端洛伦兹因子接近其最大可能值（$Γ_\infty \simeq μ$）。加速伴随着超过漏斗形状所指示的磁场线的准直。数值解与半解析的自相似喷流解以及在某些天体物理相对论喷流中观测到的空间扩展加速度基本一致。与以前的研究一致，我们还发现，加速是显着不太有效的风的解决方案，这表明脉冲星风可能会保持坡印廷占主导地位时，他们到达的终止冲击。
2008-04-16 astro-ph
Gamma-ray bursts from alternating-current jets
我们提出了一个伽马射线暴的方案，涉及相对论喷流占主导地位的坡印廷通量与交替的环形磁场。如果喷流是由恒星核中的吸积流形成和提供动力的，那么这种结构就可能自然产生。我们推测，由于磁旋转不稳定性（MRI）驱动的磁流体湍流的环形磁场的极性随机变化，与典型的反转时间由放大磁场的时间尺度确定的动态重要的水平。具有反向B场的坡印廷通量主导射流提供了一种自然而有效的方式来通过重联过程耗散能量。伽马射线在空间分离的重联点产生。在这种情况下，出射的同步辐射可以是高度偏振的，并且可以形成平滑和尖峰的光曲线。我们注意到的可能性，冷和致密的细丝可以形成在重联区作为热不稳定性的结果。这样就可以解释非常硬的X射线光谱的产生，因为它是由于同步辐射的束缚-自由吸收。
2003-09-17 astro-ph
Jet Formation in Black Hole Accretion Systems I: Theoretical Unification Model
在吸积黑洞附近形成了两种相对论性喷流：一种可能是超相对论性的坡印廷主导喷流和一种坡印廷重子喷流。喷流物质的一个来源是电子-正电子对的产生，这是由伽玛暴中的中微子湮灭和活动星系核和x射线双星中的光子湮灭驱动的。伽玛暴坡印廷主导的喷流也加载了电子质子对的碰撞级联的菲克扩散的自由中子。我们发现，对于Bracksar模型，中微子驱动的焓通量（经典火球模型）可能是占主导地位的Blandford-Znajek能量通量，它预测喷流洛伦兹因子$Γ\sim 100-1000$。我们发现，辐射效率低的活动星系核，如M87，同步加速器冷却限于$Γ\sim 2-10$。辐射效率高的X射线双星，如GRS 1915 +105，康普顿阻力限制在$Γ\lesssim 2$，但喷流可能会被康普顿阻力破坏。然而，坡印廷重子喷流是一个与$Γ\sim 1-3$准直流出。来自高辐射效率系统的喷流，例如微类星体GRS 1915 +105，可能是一种坡印廷重子喷流，只有在盘的几何厚度较大时才具有相对论性。在配套文件中，广义相对论流体磁模拟黑洞吸积与对创建被用来模拟喷流形成的伽玛暴，活动星系核，和x射线双星。
2005-06-16 astro-ph
Numerical Modeling of AGN Jets: Formation of Magnetically Dominated Lobes and Stability Properties of Current-carrying Jets
本文在“磁塔”模型的框架下，通过三维MHD模拟，讨论了玻印廷通量主导的星系团活动星系核外流的行为。特别感兴趣的是MHD波的结构，圆柱形径向力平衡，（去）准直，和磁塔射流的稳定性。讨论了射流/波瓣之间的过渡以及由不断增长的电流驱动的不稳定性形成的摆动射流。
2007-07-10 astro-ph
Extracting Rotational Energy in Supernova Progenitors: Transient Poynting Flux Growth vs. Turbulent Dissipation
超新星（SN）各向异性的观测证据可能标志着角动量和微分旋转在祖先中的重要性。差动旋转和旋转中的自由能可以通过磁性或湍流耗散来提取。磁流体动力喷流和日冕在驱动SN中可能发挥的重要作用促使人们了解SN祖细胞中的大规模发电机。本文建立了一个大尺度界面发电机模型，模型中的微分转动和转动都通过坡印亭通量和湍流扩散来消耗。我们将该模型应用到一个差分旋转的核心所包围的对流区的SN祖从最初的15 $M_\odot$星。与太阳不同，发电机是短暂的，因为差异旋转主要是由于初始坍缩。高达$\sim 10^{51}$的erg可以被排出到时间积分的坡印廷通量和热量中，其相对分数取决于剪切层与对流区中的湍流的相对量以及磁场穿透到其中的剪切层的分数。这两个汇都有助于促进爆炸，并可能导致不同程度的各向异性和脉冲星反冲。在所有情况下，极向磁场比环向磁场弱得多，坡印廷通量低于以前的估计，其中调用的总磁能的大小。大尺度发电机的特征是，相关坡印廷通量在$\sim 1$秒时间尺度上的振荡，这意味着向SN输送的能量也是如此。
2005-09-03 astro-ph
Dissipation in Poynting-flux Dominated Flows: the Sigma-Problem of the Crab Pulsar Wind
能量主要以坡印廷通量的形式传输的流被认为发生在致密天体的射电星、伽马射线暴和相对论性喷流中。这种流动中磁场的波动分量原则上可以通过磁重联消散，并用于加速流动。我们研究如何迅速这种转变可以发生，通过实施到一个全球MHD模型，使用等离子体的热力学描述，明确的，物理动机的规定耗散率：通过将载流子的最大漂移速度限制为光的漂移速度来给出该速率的下限，从要求耗散区在共动系中仅亚音速地膨胀得出上限，并且通过假设膨胀速度受耗散区的生长速率限制而获得进一步的规定。相对论撕裂模在每种情况下，解决方案给出了洛伦兹因子的球形风包含一个横向的，振荡的磁场组件作为半径的函数。在蟹状星云脉冲星的情况下，我们发现，如果脉冲星以每秒大于1.E40的速率发射正负电子对，坡印廷通量可以在风到达星云的内边缘之前消散，从而为sigma问题提供了一个可能的解决方案。
2003-03-10 astro-ph
Polarization and energy content of parsec scale AGN jets
相对论活动星系核喷流携带的大部分能量直到几百千秒差距才被探测到，在那里与星系际介质相互作用产生热点。喷流的隐藏能量在较小的尺度上（从秒差距到千秒差距）只会部分消散。有几种介质可以起到“原动机”的作用：离子、电子对或大尺度磁场。通过对相对论性秒差距尺度喷流的VLBI偏振结构的分析，我们认为大尺度磁场可以解释秒差距尺度活动星系核喷流的显著偏振特性。这意味着大尺度的磁场携带着不可忽略的喷流光度。我们还讨论了相对论活动星系核喷流可能是电磁（坡印廷通量）主导的可能性。在这种情况下，环形磁场的耗散（而不是流体冲击）可能是粒子加速的原因。
2004-11-15 astro-ph
Radiative Effects on Particle Acceleration in Electromagnetic Dominated Outflows
从伽马射线暴（GRB）、脉冲星风、相对论喷流和超强激光靶中流出的等离子体辐射高能光子。然而，在传统的PIC模拟中，辐射阻尼被忽略。在这封信中，我们研究了辐射阻尼效应对粒子加速的影响，通过坡印亭通量在二维半粒子格子（PIC）等离子体模拟的电子-正电子等离子体。辐射阻尼力是为每个粒子自洽计算的，并减少了净加速力。所发射的辐射在离坡印廷通量方向几度内达到峰值，并且具有强烈的线偏振。
2005-07-16 astro-ph
Magnetic acceleration of relativistic AGN jets
我们提出了轴对称，磁驱动相对论射流的数值模拟。为了消除由周围介质的自由边界引起的耗散效应，我们假设流动被规定形状的刚性壁限制，我们取该形状为$z\propto r^a$（在柱坐标中，$a$的范围为1到3）。外流最初是冷的，亚阿尔夫文和坡印廷通量为主，总-到-静止质量的能量通量比$μ\sim 15$。我们发现，在所有情况下，他们收敛到一个稳定的状态，其特征在于由一个空间扩展的加速区域。加速过程是非常有效的：在模拟的最外层尺度上，坡印廷通量的$\sim 77%$已被转换为动能通量，终端洛伦兹因子接近其最大可能值（$Γ_\infty \simeq μ$）。我们还发现了一个高的准直效率：我们所有的模拟射流开发一个圆柱形的核心。我们认为，这可能是一个低的初始洛仑兹因子（$Γ_0 \sim 1$）开始的载流流出的规则。我们关于高加速和准直效率的结论对限制边界的特定形状或注入电流分布的细节不敏感，并且它们与Vlahakis和Königl导出的半解析自相似解定性一致。我们将我们的结果的相对论性喷流在活动星系核的解释：我们认为，他们自然占空间扩展的加速度推断在这些来源（$Γ_\infty \ga 10$达到径向尺度$R\ga 10^{17} {\rm cm}$），并与过渡到物质为主的制度已经发生在$R\ga 10^{16} {\rm cm}$是一致的。
2007-06-04 astro-ph
Magnetohydrodynamic Origin of Jets from Accretion Disks
综述了近年来磁流体动力学（MHD）理论和对吸积盘喷流起源的模拟研究。许多紧凑的天体会发出强大的、高度准直的、方向相反的喷流。包括活动星系和类星体的星系外射电喷流，双星中的老致密星，以及年轻恒星物体中的发射线喷流。人们普遍认为，这些不同的喷流是由旋转的、导电的吸积盘产生的，吸积盘被有序的磁场穿过。圆盘旋转所产生的磁场扭曲，通过磁力从吸积盘中抽取物质、角动量和能量来驱动喷流。理论上讨论了两个主要的制度，磁流体风有一个显着的质量通量，和坡印亭通量射流的质量通量是可以忽略不计的。在过去几年中，由于磁流体动力学模拟的进展，喷流模型取得了令人兴奋的新发展，现在可以研究来自吸积盘的喷流的起源-加速和准直。在磁流体风制度的模拟研究表明，外流加速接近其原产地，而准直发生在更大的距离。
1999-01-19 astro-ph
Polarization and structure of relativistic parsec-scale AGN jets
本文研究了在大尺度螺旋磁场作用下，相对论运动的正负电子喷流发射的光学薄同步辐射的偏振特性。在我们的模型中，射流是圆柱形的，发射等离子体平行于射流轴移动的特征洛伦兹因子$Γ$。我们提请注意的强烈影响，大量的相对论运动的发射相对论粒子上观察到的偏振。我们认为大尺度磁场可以解释秒差距尺度活动星系核喷流的显著偏振特性。由于典型的偏振度是$\leq 15%$，喷流的发射部分必须具有可比较的静止坐标系环向场和极向场。在这种情况下，大多数相对论性喷流强烈地受到观测者坐标系中的环形磁场分量$B_ϕ/B_z \sim Γ$的支配。我们还讨论了相对论活动星系核喷流可能是电磁（坡印廷通量）主导的可能性。在这种情况下，环形磁场的耗散（而不是流体冲击）可能是粒子加速的原因。
2004-06-06 astro-ph
Jet Formation in Black Hole Accretion Systems II: Numerical Models
在一篇同伴理论论文中，我们提出了射流形成的统一模型。我们认为，在吸积黑洞附近主要形成两种类型的相对论喷流：一种是潜在的超相对论坡印廷主导喷流，另一种是坡印廷重子喷流。我们表明，对于Bracksar模型，中微子驱动的焓通量（经典火球模型）可能是占主导地位的Blandford-Znajek能量通量，它预测喷流洛伦兹因子$Γ\sim 100-1000$。我们发现，辐射效率低的活动星系核，如M87，同步加速器冷却限于$Γ\sim 2-10$。辐射效率高的X射线双星，如GRS 1915 +105，康普顿阻力限制在$Γ\lesssim 2$，但喷流可能会被康普顿阻力破坏。然而，坡印廷重子喷流是一个与$Γ\sim 1-3$准直流出。在这里，我们提出了广义相对论流体磁模拟黑洞吸积与对创建用于模拟喷流形成的伽玛暴，活动星系核，和x射线双星。我们的Bracksar模型显示了一个典型的$Γ\sim 100-1000$和高斯结构的补丁“磁火球”的发展。喷流的时间变化主要由$\gtrsim 10^2$引力半径的环向场不稳定性决定。具有$Γ\sim 1.5$的更广泛的坡印廷重子喷流可能有助于超新星的形成。
2005-06-16 astro-ph
On particle acceleration and trapping by Poynting flux dominated flows
利用粒子模拟方法，研究了强磁化等离子体板在有限密度环境介质中传播的演化过程。像以前的工作一样，我们发现板片分裂成离散的磁脉冲。随后的演化与\cite{liangetal2003}的抗磁相对论脉冲加速一致。与以前的工作不同，我们使用实际的电子质子质量比，并专注于理解捕获与传输的环境等离子体的脉冲和粒子加速谱。我们发现，加速电子分布内部的平板开发的双幂律。我们预测，从反射/捕获的外部电子的发射将达到峰值后，内部电子。我们还发现，薄的离散脉冲陷阱周围的电子，但允许质子通过，导致在脉冲上的阻力比在两个物种的捕获的情况下。坡印廷通量主导的方案已被提出作为最强大的天体物理喷流的相对论外流和粒子加速的驱动程序。
2005-08-24 astro-ph physics.plasm-ph
3-D Simulations of MHD Jets - The Stability Problem
采用非相对论三维磁流体动力学方法模拟了坡印廷磁通支配（PFD）射流。我们的研究重点是强磁化高超音速亚阿尔夫文流（$C_{\rm s}^2 << V_{\rm jet}^2 < V_{\rm A}^2$）的传播和电流驱动（CD）扭结不稳定性的发展。这种不稳定性可能是负责的“摆动”结构中看到VLBI规模的活动星系核喷流。在本文中，我们研究了PFD射流在各种外部环境磁化气体分布，包括密度，压力和温度梯度的非线性行为。我们的数值计算结果表明，PFD射流可以开发扭结扭曲的trans-Alfvénic流的情况下，即使流本身仍然是强烈的磁性为主。在非线性发展的不稳定性，非轴对称模式增长的时间尺度的顺序阿尔文交叉时间（在喷流帧），并继续破坏喷流的运动学和磁结构。由于环境介质中的大尺度极向磁场，表面模式（{ \it即}，MHD Kelvin-Helmholtz不稳定性）被抑制。CD扭结模（$m = 1$）比其它高阶模（$m > 1$）增长得更快，这在很大程度上由洛伦兹力的径向分量驱动。
2003-12-02 astro-ph
Magnetic Fields in Gamma-Ray Bursts: A Short Review
磁场在伽马射线暴（GRB）的物理过程中起着至关重要的作用。强有力的观测证据表明，观测到的余辉和最有可能的即时发射来自同步辐射。坡印廷通量有可能在内部引擎的相对论性喷流中扮演重要甚至是主导的角色，但像其他天文学相对论性喷流一样，这个说法是有争议的。最后，很可能在伽玛暴的内部引擎中出现大于$10^{15}$ G的磁场，并有助于相对论喷流的加速和准直。我在这里回顾伽玛射线暴火球模型，并讨论磁场在其各个组成部分中发挥的作用。我认为，早期的余辉，反映了最初的相互作用的相对论性喷流与周围的物质是最好的工具，探索天文相对论喷流的相对论外流的性质。
2005-03-02 astro-ph
General Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Jet Formation and Large-Scale Propagation from Black Hole Accretion Systems
通过数值积分广义相对论磁流体动力学运动方程，研究了吸积快速旋转黑洞系统中坡印廷主导喷流的形成和大尺度传播.这项研究扩展了以前的类似工作，通过研究喷流，直到$t\approx 10^4GM/c^3$到$r\approx 10^4GM/c^2$，其中喷流是超快磁声的，并且以实验室框架体积洛伦兹因子$Γ\sim 10$移动，最大终端洛伦兹因子为$Γ_\infty\lesssim 10^3$。坡印廷主导射流的径向结构是分段自相似的，并提供了沿场线的流量拟合。在$r\sim 10$-$100GM/c^2$的\alf表面之外，射流变得稍微不稳定，（至少）电流驱动的不稳定性。这样的不稳定性驱动射流中的冲击，限制了磁加速和准直的效率。这些不稳定性也诱导了含$3\lesssimΓ\lesssim 15$的射流亚结构。喷流仅勉强满足扭结不稳定性的充分必要条件，因此这可以解释天体物理喷流如何能够延伸到很远的距离而不完全破坏。在大距离处，喷流角结构是高斯型的（或在具有尖锐指数翼的核心内是均匀的），具有$\approx 5^\circ$的半张角，并且存在向外延伸到$\approx 27^\circ$的扩展分量。与某些流体动力学模拟不同的是，只要周围介质的环境压力小于射流中的磁压力，环境在射流结构、加速和准直中的作用就可以忽略不计。
2006-03-02 astro-ph
Central engines of Gamma Ray Bursts. Magnetic mechanism in the collapsar model
在这项研究中，我们探讨的磁机制的超超新星和相对论喷流的长时间伽马射线暴内的恒星的情况。这是我们早期工作的延伸[1]。我们使用轴对称的广义相对论磁流体动力学代码，利用一个现实的状态方程，并考虑到冷却与中微子的发射和能量损失，由于原子核的解离跟踪到一个旋转的中央黑洞的大规模旋转恒星的崩溃。中微子加热不包括在内。我们描述了不同的黑洞旋转，质量吸积率，和祖先的磁场强度的解决方案。其中一些表现出强烈的爆炸驱动的坡印廷占主导地位的喷流的功率高达$12\times10^{51} {erg s}^{-1}$。这些喷流来自黑洞，并通过Blandford-Znajek机制提供动力。导出了爆炸的临时判据。可从http://www.maths.leeds.ac.uk/~serguei/research/movies/anim.html下载大量模拟影片
2008-09-08 astro-ph
Jet-formation in accreting black hole systems and in GRB
据观察，大多数强大的喷流都是从吸积的黑洞系统中产生的。最近的准稳态辐射MHD计算表明，喷气发射开始在最里面的区域的过渡层（：TL），这是位于磁盘和日冕之间。TL中的等离子体主要由维里热质子，平流，高磁扩散和旋转超开普勒。在TL中的放大的环形磁场（磁场）达到相对于电子热能超过均分的值，从而大大增强坡印亭能通量，并产生具有正伯努利数的引力未结合的电子-质子流出。我们推测，光束喷流在GRB可能具有类似的属性，提供GRB的祖先有足够的旋转能量，形成一个近开普勒和大规模的磁盘。
2003-02-15 astro-ph
Stability Properties of Magnetic Tower Jets
通过三维磁流体动力学模拟研究了在重力分层背景中传播的"磁塔"喷流的稳定性。载流坡印廷磁通占主导的磁塔射流具有高度缠绕的螺旋磁场，易发生电流驱动不稳定性（CDI）。我们发现，在一般的物理条件下，包括小扰动的初始背景配置文件，传播的磁塔喷流开发的非轴对称，$m=1$扭结模式的CDI。扭结模式在局部阿尔文穿越时间尺度上增长。此外，在系统中出现两种类型的扭结模式。在中心区域，外部热压力约束是强的，只有内部扭结模式被激发，并将增长。在远离中心区域的较大距离处，外部热压力变低，观察到外部扭结模式。结果，磁塔射流的外部将变形为大尺度的摆动结构。我们还广泛讨论了不同的物理过程，有助于磁塔射流的整体稳定性。具体来说，当射流传播在一个最初的未扰动的背景下，我们发现，他们可以生存的扭结模式超出了著名的Kruskal-Shafranov（K-S）标准预测的点。在这种情况下，稳定主要来自磁塔的传播过程中的磁扭曲的动态弛豫;磁间距减小，相应的K-S临界波长变得更长的塔射流进行。此外，我们表明，压力驱动和Kelvin-Helmholtz不稳定性不发生在磁塔射流。
2006-08-31 astro-ph
Emission and power of blazar jets
通过对耀变体光谱能量分布的建模，我们可以推断出产生我们所看到的通量所需的物理参数。然后我们就可以估计耀变体喷流以物质和场的形式所产生的能量。这些估计对于所有类型的耀变体都是相当稳健的，尽管它们部分依赖于所选择的模型（即轻子模型而不是强子模型）。这表明，在几乎所有的情况下，所携带的坡印廷通量并不占主导地位，而质子应该携带大部分的功率。在发射线耀变体中，喷流的能量与吸积盘的光度相当，而且往往更大。这对于无线路BL Lac更是如此。如果喷流的结构在亚pc尺度下，快速的脊柱被较慢的层包围，那么一个组件看到另一个组件的辐射增强，这种相互作用增强了两者的逆康普顿通量。由于层发射的光束较少，它也可以在大视角下看到，使射电星系非常有趣的GLAST候选者。这种结构不需要是稳定的成分，并且可以快速形成和消失。超快TeV的可变性正在挑战所有现有的模型，这表明至少部分喷流以大体积洛伦兹因子和极小的视角移动。然而，这些快速的“子弹”并不一定会挑战我们关于喷流的能量学和组成的主要观点。
2008-01-23 astro-ph
A Magnetically-Switched, Rotating Black Hole Model For the Production of Extragalactic Radio Jets and the Fanaroff and Riley Class Division
本文提出了一个模型，其中Fanaroff和Riley I类和II类河外喷流都是由旋转黑洞能层中磁化的吸积盘日冕产生的。虽然喷流是在吸积盘本身中产生的，但输出功率仍然是黑洞角动量的增函数。对于足够高的自旋，黑洞触发磁开关，产生高度相对论性的动能主导的喷流，而不是坡印廷通量主导的低自旋喷流。在观测到的FR突变功率下触发开关所需的日冕质量密度相当小（$\sim 10^{-15} g cm^{-3}$），这意味着喷流物质的来源可能是一对等离子体或非常稀薄的电子-质子日冕，而不是主要的吸积盘本身。该模型解释了FR I和II源之间的形态和马赫数的差异，以及观察到的大质量星系在更高的射电功率下经历FR I/II转变的趋势。它也是一致的扩展的无线电波瓣的能量含量，并解释了为什么，因为黑洞自旋下降，FR II源的空间密度应该比FR I源更迅速地演变。如果本模型是正确的，那么由FR I形态（而不是光度）区分的源中的秒差距尺度喷流的总体平均速率应该明显慢于FR II形态的源。该模型还表明，存在一个人口的高红移，亚mJy FR I和II无线电源与螺旋或前螺旋星系，爆发一次时，他们的黑洞形成，但从来没有再次点燃合并。
1999-07-30 astro-ph
Stellar explosions powered by the Blandford-Znajek mechanism
在这封信中，我们简要地描述了我们的数值研究的第一个结果的可能性磁起源的相对论喷流的长时间伽马射线爆发内的Bracksar的情况。我们使用轴对称的广义相对论磁流体动力学代码，利用一个现实的状态方程的恒星物质，考虑到冷却与中微子的排放，和能量损失，由于原子核的离解的大规模旋转恒星的崩溃到一个旋转的中心黑洞。中微子加热不包括在内。我们描述了一个特定的模型，其中的祖星磁场$B=10^{10}$ G的解决方案。该解表现出由波印廷主导的喷流驱动的强爆炸，其功率超过$2\times10^{51} {erg/s}$。喷流主要来自黑洞，它们通过Blandford-Znajek机制提供动力。模拟的全部细节以及参数研究的结果将在其他地方介绍。可从http://www.maths.leeds.ac.uk/~serguei/research/movies/anim.html下载大量模拟影片
2008-01-09 astro-ph
Screw Instability and Blandford-Znajek Mechanism
当磁场线穿过旋转黑洞的视界并与遥远的天体物理负载连接时，可以通过Blandford-Znajek机制提取黑洞的旋转能量。由于黑洞的旋转，磁场线被扭曲，产生了环形分量。因此，极向电流的诱导和黑洞的旋转能量通过坡印亭通量传输到天体物理负载。Blandford-Znajek机制被认为是一种可能的河外喷流动力过程。在本文中，我们表明，由于螺旋不稳定性的磁场，环向分量的磁场，从而极向电流，不能超过由Kruskal-Shafranov准则给出的限制。当负载远离黑洞时，这会显着降低布兰德福德-兹纳耶克机制的功率。因此，Blandford-Znajek机制只能在黑洞附近有效地工作。结果的影响的情况下，河外喷气机供电的布兰德福德Znajek机制进行了讨论。
2000-01-25 astro-ph
Simulations of Ultrarelativistic Magnetodynamic Jets from Gamma-ray Burst Engines
长持续时间的伽马射线暴（GRB）需要一个能够驱动等离子体射流的发动机，以达到高达几百的超相对论体洛伦兹因子和几度的窄张角。我们使用全球轴对称固定解决方案的磁主导（无力）超相对论性射流测试是否流行的磁驱动范式可以产生所需的洛伦兹因子和开度角。我们的全球解决方案是通过随时间变化的相对论性理想磁动力学数值模拟，从中央发动机的喷射超过六个数量级的半径。我们的模型主要是由黑洞或中子星旋转产生的喷流，然后通过一个巨大的恒星包层传播。我们发现，超新星爆发前恒星的大小和恒星内部压力的径向分布决定了喷流的终端洛伦兹因子和张角。在喷流从恒星爆发的半径处，我们动机良好的基准模型产生了洛伦兹因子$γ\sim 400$和半张角$θ_j\sim 2^\circ$，与许多长持续时间GRB的观测结果一致。其他一些参数略有不同的模型给出的$γ$在100到5000之间，$θ_j$在$0.1^\circ$到$10^\circ$之间，因此再现了伽玛射线暴喷流的推断性质范围。我们的一些解决方案的一个潜在的可观察到的特点是，在射流中的最大坡印廷通量被发现在$θ\sim θ_j$与射流功率集中在一个空心圆锥，而在洛伦兹因子的最大值发生在一个角度$θ$远小于$θ_j$也在一个空心圆锥。[删节]
2008-05-08 astro-ph
Magnetohydrodynamic Effects in Propagating Relativistic Jets: Reverse Shock and Magnetic Acceleration
我们解决了一个任意磁化的相对论性流注入到一个静态的一维非磁化介质中的减速的黎曼问题。我们发现，在相同的初始洛伦兹因子下，反向激波随磁化强度σ（坡印廷能流与动能流之比）的增大而逐渐减弱，当σ超过临界值σ_c时，激波变为稀疏波。在稀疏波制度中，我们发现，稀疏区域被加速到一个洛伦兹因子，这是显着大于初始值。这种加速机制是由于流中的强磁压力。我们讨论了这些结果的影响模型的伽马射线暴和活动星系核。
2008-11-13 astro-ph gr-qc
Magnetically Driven Jets in the Kerr Metric
我们计算了一系列的三维广义相对论磁流体动力学模拟的吸积流的克尔度规调查的性质的未绑定的流出，结果。这些外流的整体强度随着黑洞旋转速率的增加而急剧增加，但在所有情况下都发现了一些通用特征。流出物中的质量集中在一个空心圆锥体中，其开口角在很大程度上取决于物质的有效势能，其角动量与最内层稳定圆形轨道的角动量相当。加速物质向外运动的主要力量来自吸积盘日冕的压力。因此，形成流出物的主要元件是离心屏障，其防止增生物质接近旋转轴线。在离心屏障内部，圆锥体包含的物质非常少，并且由电磁场主导，电磁场的旋转速度与黑洞的旋转速度密切相关。这些场携带向外的坡印廷通量，其直接能量来源是克尔黑洞的旋转时空。当黑洞的自旋参数a/M超过~0.9时，这些外流携带到无穷远的能量可以与诺维科夫-索恩模型中预测的标称辐射效率相媲美。类似地，被驱逐的角动量可以与黑洞吸积的角动量相比较。内部电磁部分和外部物质部分都可以以显著的方式对流出的能量和角动量做出贡献。
2005-12-12 astro-ph
Jet Acceleration by Tangled Magnetic Fields
我们探讨的可能性，河外射电喷流可能会被高度无序的磁场，强大到足以主导的动态，直到终端洛伦兹因子达到加速。根据Blandford & Rees（1974）的双排气模型，这种情况下的准直由外部介质的分层热压力提供。加速效率则取决于该介质的压力梯度。为了使该机制工作，必须存在磁场的连续缠结，改变磁状态方程远离纯通量冻结（否则坡印亭通量到动能通量的转换被抑制）。这是一个补充的方法，其中等离子体是由大规模有序场加速模型。我们包括一个简单的处方磁耗散，这导致之间的权衡转化为散装动能，随机粒子的能量，和辐射的磁能。我们提出了解析动力学解决方案，这样的喷流，评估辐射阻力的影响，并评论观测问题，如预测的偏振和同步加速器亮度。最后，我们试图把它与观测到的射电星系和伽马射线暴联系起来。
1999-12-20 astro-ph
BZ-MC-BP Model for Jet Production from Black Hole Accretion Disc
在解释黑洞（BH）系统喷流产生的模型中，引入了三种激发大尺度磁场的能量机制，即，Blandford-Znajek（BZ）过程、磁耦合（MC）过程和Blandford-Payne（BP）过程。这些能量机制可以共存于BH吸积盘中，只要BH自旋和吸积盘处磁场变化的幂律指数大于某个临界值，这些能量机制就可以基于螺旋不稳定性约束的磁场位形.在这个模型中的射流是由BZ过程中的坡印亭通量制度和由BP过程中的磁流体制度，是一致的脊柱/鞘喷流结构中观察到的BH源的恒星和超大质量的大小。
2007-11-28 astro-ph
The Theory and Simulation of Relativistic Jet Formation: Towards a Unified Model For Micro- and Macroquasars
我回顾了相对论性喷流产生理论的最新进展，特别强调了恒星和超大质量黑洞源的统一。对这两类物体的观测以及理论上的考虑表明，这种喷流可能是以脊/鞘流结构发射的，在轴附近具有高得多的洛伦兹因子（$\sim 50$），而在远离轴处具有较低的速度（$Γ\sim 10$左右）。很明显，在考虑吸积流的模型时，不能不考虑由这种流产生的喷流。此外，还必须考虑黑洞的旋转速率。它提供了第三个参数，应该打破质量/吸积率简并，也许可以解释为什么有些来源是无线电大声和一些无线电安静。从理论上讲，喷流的缓慢加速和准直是可以预期的，并且可以解释活动星系核喷流源的一些观测特征。最后，由MHD/ED过程发射的相对论射流是由自然支配的坡印亭通量，并且如果存在显著的热物质夹带，则可能是不稳定的。
2003-12-02 astro-ph
Linkage between Accretion Disks and Blazars
假设在规定的吸积盘半径内的所有角动量都被喷流带走，估算了吸积盘中的磁场。利用相对论性轴对称喷流模型，结合基于流的相对论性的一些简化假设，将喷流底部的磁场估计外推到耀变体发射区。外推的磁场与估计的基础上的同步辐射和逆康普顿发射从三个耀变体，MKN 501，MKN 421和PKS 2155-304。从纯同步辐射自康普顿模型计算的磁场与用这种方法外推的磁场不一致。然而，在两种情况下，逆康普顿模型，其中软光子场的相当大的一部分是局部产生的同意，主要是因为这些模型意味着磁场强度，这是更接近一致的坡印亭通量占主导地位的射流。这种比较是基于估计的质量吸积率从射流能量通量。通过对耀变体质量吸积速率的独立估计和对黑洞附近喷流传播的更详细模型，将有助于沿着这些路线进行进一步的比较。
2007-04-20 astro-ph
"Meissner effect" and Blandford-Znajek mechanism in conductive black hole magnetospheres
轴对称磁场从快速旋转黑洞事件视界中的驱逐被认为是一种重要的天体物理效应，它可能会显著降低甚至抵消Blandford-Znajek机制为活动星系核和伽马射线暴中的相对论喷流提供动力的效率。然而，这种类似迈斯纳的效应被认为是在真空解决方案的黑洞电动力学，而布兰德福德Znajek机制与等离子体充满磁层。在本文中，我们认为，导电性显着改变轴对称电磁解的性质-即使是最大旋转克尔黑洞的磁场内的事件视界。此外，在Blandford-Znajek机制中，导致出射坡印亭通量的条件不存在于事件视界上，而是存在于黑洞能层内的任何地方。因此，迈斯纳效应不太可能在黑洞的天体物理学中引起人们的兴趣，至少不是以目前为止所提出的方式。这些结论得到了三种不同计算机程序的时变数值模拟结果的支持。测试问题涉及旋转参数范围从$a=0.999$到$a=1$的黑洞。纯电动力学模拟研究了无穷远均匀磁场中黑洞的导电磁层结构（Wald问题），磁流体力学模拟研究了吸积盘中的磁层结构.
2007-02-14 astro-ph
Magnetar-Driven Magnetic Tower as a Model for Gamma-Ray Bursts and Asymmetric Supernovae
我们考虑一个新诞生的毫秒磁星，专注于其与致密的恒星等离子体，它最初嵌入的相互作用。我们认为，围压和惯性的周围等离子体的行为，以准直磁星的坡印廷通量为主的流出到紧密束射流，并增加其磁光度。我们建议这个过程中的一个重要组成部分的磁星模型的伽马射线暴和非对称超新星中央引擎。我们介绍的“脉冲星在一个腔”作为一个重要的模型问题，代表一个磁化旋转中子星内的坍缩的恒星。我们描述了它的基本性质，并得出简单的估计的演变的磁场和由此产生的自旋下降的权力。我们发现，下落的恒星地幔限制磁层，使环向磁场由于连续扭曲逐渐建立。不断增长的磁压最终成为主导，导致磁驱动爆炸。爆炸的初始阶段是准各向同性的，可能会将足够数量的物质暴露在产生$^{56}$镍的温度下，从而产生明亮的超新星。然而，如果恒星在爆炸前发生了显著的膨胀，那么只有很少的$^{56}$ Ni产生，预计不会有超新星。在任何一种情况下，环向应力随后准直磁主导的流出，导致磁塔的形成。恒星爆炸后，束缚压力的降低导致磁场流出变得更少。然而，后期回落的事件可以重新形成光束流出，这可能是后期X射线耀斑的原因。
2007-06-26 astro-ph
Making Clean Energy with a Kerr Black Hole: a Tokamak Model for Gamma-Ray Bursts
在本文中，我们提出了一个模型，使清洁能源与克尔黑洞。考虑一个克尔黑洞，有一个稠密的等离子体环围绕它旋转，环形电流在环表面流动，在环外产生极向磁场。在线圈的表面上，磁场平行于表面。环绕在圆环上的闭合磁场线将等离子体压缩并限制在圆环中，就像托卡马克的情况一样。虽然目前还不清楚这样的模型是否稳定，但我们研究了模型稳定的后果。当磁场足够强时，磁约束可以大大抑制环面上等离子体的重子污染，并在黑洞周围建立一个干净的正负电子对磁层。由于没有开放的磁场线穿过环面，也没有吸积，环面的功率为零。如果穿过黑洞的某些磁场是开放的并与负载相连，则可以通过Blandford-Znajek机制从Kerr黑洞中提取清洁的能量。该模型可能与伽马射线暴有关。由Blandford-Znajek机制产生的坡印廷通量中的能量被转换成黑洞周围磁层中电子-正电子对的动能，这产生了两个具有超高体积洛伦兹因子的电子-正电子对的反向喷流。喷流与星际介质碰撞并相互作用，可能产生伽马射线暴和余辉。
2000-08-02 astro-ph gr-qc
