Jets and Outflows From Advective Accretion Disks
喷流和外流必须直接从吸积盘和流入中产生,特别是当中心引力物体是紧凑的,如中子星和黑洞,并且它们本身{ \it not}质量损失时。在这里,我们回顾形成的急流从平流流入。我们发现,离心压力支持的边界层(CENBOL)的黑洞可能在产生外流起着至关重要的作用。CENBOL不存在于开普勒圆盘中。因此,高能喷流的形成与致密物体附近的次开普勒流直接相关。
2000-12-29 astro-ph
Total and Jet Blandford-Znajek Power in Presence of Accretion Disk
旋转的黑洞很可能为伽马射线暴中的超相对论喷流、某些活动星系核的相对论喷流以及某些黑洞x射线双星的喷流提供动力。以前对黑洞能量输出的估计都假设一个无限薄的圆盘,一个基于缓慢旋转的黑洞的磁场,并没有自洽地确定一个现实的吸积盘的磁场的几何形状或大小。我们提供了有用的公式的总和射流Blandford-Znajek(BZ)的功率和效率确定自洽从广义相对论磁流体动力学数值模型。在所有的喷流机制中,我们认为只有BZ机制能够产生超相对论喷流。
2005-07-15 astro-ph
Accretion modes and jet production in black hole X-ray binaries
我们回顾了我们目前对黑洞X射线双星的射电性质与X射线谱态的认识,并在最近提出的喷注-吸积耦合统一模型的框架下讨论了它们。
2005-09-07 astro-ph
Magnetized Accretion-Ejection Structures: 2.5D MHD simulations of continuous Ideal Jet launching from resistive accretion disks
我们提出了一个磁化的吸积盘发射trans-Alfvenic喷流的数值磁流体动力学(MHD)模拟。这些模拟,在一个2.5维的时间相关的多方电阻MHD框架,模型的电阻吸积盘通过初始垂直磁场线程。电阻率仅在圆盘内部才是重要的,并被规定为eta = alpha_m V_AH exp(-2Z^2/H^2),其中V_A代表阿尔芬速度,H是圆盘刻度高度,系数alpha_m小于1。通过在几十个动态磁盘时间尺度上进行模拟,我们表明,发射的准直流出发生自洽和喷射的物质是连续的和准静止的。这是有史以来第一次模拟的阻力吸积盘发射非瞬态理想MHD射流。大约有15%的吸积物质被持续地喷出。这种外流被安全地表征为射流,因为流动变得超快磁声,准直良好,并达到准稳态。我们提出了一个完整的说明和解释的“吸积喷射”机制,导致从磁化吸积盘形成射流。特别是,磁盘内的磁转矩制动的物质方位角,并允许吸积,而它是负责一个有效的磁离心加速射流。因此,磁场引导盘角动量并为射流加速和准直提供动力。射流起源于内部磁盘区域之间的热量和磁力达到均分。一个中空的,超快的致密物质磁声壳层是原始场向内平流的自然结果。
2002-08-26 astro-ph
The Connection Between Jets, Accretion Disks, and Black Hole Mass in Blazars
相对论射电喷流的性质被认为与活动星系核中吸积盘的性质密切相关。我们探索这个问题,使用一个样本的35个耀变体非常长的基线观测,我们可以估计其相对论性喷流的动力学功率,其吸积盘的热光度,和他们的黑洞的质量。与以前的说法相反,我们发现,喷流动力学功率显着相关的磁盘光度。这支持了这样一种观点,即即使在秒差距尺度上,圆盘也以某种方式与喷流耦合。此外,我们表明,包括黑洞质量作为第二个参数的相关性提高。喷流的优势,参数化的喷流动力学功率的磁盘光度的比率,在很大程度上控制和反相关的吸积盘的爱丁顿比。这种经验关系式可作为射流形成理论模型的有用指导。
2004-12-03 astro-ph
An Accretion-Jet Model for Black Hole Binaries: Interpreting the Spectral and Timing Features of XTE J1118+480
对黑洞X射线双星XTE J1118+480的多波长观测提供了丰富的光谱和时间信息,从而对理论模型提出了严峻的挑战。我们提出了一个耦合吸积喷流模型来解释的意见。我们将吸积流模型化为一个标准薄吸积盘,它在过渡半径处被一个内部的热吸积流截断。吸积流解释了观测到的紫外线和X射线发射,但它大大低估了无线电和红外线通量,即使我们在热流中考虑了非热电子。我们把后一种成分归因于喷气式飞机。我们通过广泛用于伽马射线暴的内激波模型来模拟喷流发射。在我们的XTE J1118+480吸积喷流模型中,喷流主导了射电和红外辐射,薄盘主导了紫外辐射,热流产生了大部分的X射线辐射。光辐射的贡献来自所有三个组成部分:喷流,薄盘,和热流。该模型定性地解释了时间特征,例如光学和X射线发射之间有趣的正和负时间滞后,以及波长依赖的变化幅度。
2004-11-24 astro-ph
Warping of Accretion Disks with Magnetically Driven Outflows: A Possible Origin for Jet Precession
目前对活动星系核、X射线双星和年轻星体的外流/喷流的理论模型涉及穿过底层吸积盘的大尺度磁场。我们认为,这样一个磁盘受到翘曲不稳定性和逆行进动驱动与流出的磁矩。圆盘翘曲的生长时间尺度和进动周期与圆盘的径向下落时间具有一定的数量级。这些影响可能与射流进动和许多系统中观察到的其他变化有关。
2003-05-31 astro-ph
Jet-dominated advective systems: radio and X-ray luminosity dependence on the accretion rate
提出了一种测量射电X射线双星(XRB)和活动星系核(AGN)吸积率的新方法,该方法与X射线光度无关。喷流的无线电发射被用作吸积率的示踪剂,并使用已知吸积率的源进行归一化:岛状中子星和接近状态转变的有效辐射黑洞。我们表明,在黑洞和中子星的无线电功率是可比的质量吸积率和经验验证假设的解析标度的射电光度与吸积率。由于我们的吸积测度与X射线光度无关,我们可以通过比较XRB和AGN中的吸积率与X射线光度来寻找黑洞中的辐射无效吸积。虽然有效辐射物体的X射线光度与吸积率成线性比例,但硬态黑洞的比例是二次的,与理论模型一致。我们发现,无论是在XRB还是AGN中,从低效的二次标度到线性标度的转换都必须发生在1- 10%Eddington的吸积率下。这两种吸积状态的比较支持这样的观点,即在硬态黑洞中,一些吸积功率平流进入黑洞,而喷流功率超过X射线光度:因此这些是喷流主导的平流系统。
2006-03-27 astro-ph
The radial structure of protostellar accretion disks: influence of jets
吸积盘的径向结构是恒星和行星形成的基本问题。许多理论研究,集中在不同的方面,如例如磁盘发射率或电离,已进行的背景下,标准吸积盘(SAD)模型,其中没有射流。我们希望计算的结构YSO吸积盘的方法,考虑到存在的原恒星喷流。这些喷流发射盘(JED)的径向结构应该与标准的吸积盘的径向结构进行比较。在这项工作中使用的分析处理是非常相似的标准吸积盘,但使用的参数空间的磁化吸积-弹射结构,包括在底层磁盘上的射流扭矩。在此基础上,推导出了中面温度、表面密度、盘深宽比等关键参数的解析表达式。它被发现,JED目前的结构非常不同的SAD,可以通过观测测试。简要讨论了吸积盘内部区域行星形成的意义。我们还提供了一套分析公式,有效的在不同的不透明度制度,磁盘数量。这些表达式可以很容易地用于任何工作中的磁盘结构是需要作为一个输入的模型。
2007-12-06 astro-ph
Magnetized accretion-ejection structures IV. Magnetically-driven jets from resistive, viscous, Keplerian discs
我们提出了自相似磁化吸积盘驱动冷,绝热,非相对论喷流的稳态计算。第一次,由于射流和湍流的“粘性”扭矩的磁扭矩被考虑在内。后者的扭矩允许耗散的吸积功率作为辐射在光盘表面,而前者主要提供动力射流。这些结构的参数空间进行了探索。它的特点是四个自由参数,即磁盘的纵横比和三个MHD湍流参数,有关的反常磁扩散率和粘度。事实证明,从薄的耗散盘发射冷射流意味着各向异性的湍流耗散。渐近达到高Alfvenic马赫数的喷流仅由弱耗散盘产生。我们得到了一般的分析关系盘和射流量,必须履行任何稳态模型的冷射流,从一个大的径向延伸薄盘发射。我们还表明,这样的光盘不能有一个占主导地位的粘性扭矩。这是因为所选择的几何形状强加了阿尔芬曲面的轨迹。本文还简要讨论了这些冷磁化吸积-抛射结构的观测结果。
1999-11-25 astro-ph
The Association of Jet Production with Geometrically Thick Accretion Flows and Black Hole Rotation
提出了一个模型,其中最强的无线电发射喷流产生在黑洞系统中时,吸积是一个几何厚($H/R \sim 1$)流入({ \it例如},如果黑洞是旋转的,则为{ \em和}。对于银河系黑洞候选人,该模型自然占所观察到的射流流出与黑洞硬发射状态的相关性,并预测协会的快速黑洞旋转的强射流。当扩展到超大质量的情况下,该模型占最高的无线电星系和类星体喷流功率,并提供额外的理论支持的“自旋范式”,它断言,无线电大声类星体产生的克尔洞和无线电安静的史瓦西洞。在某些情况下,喷流中的角动量和能量外流可能大到足以显著改变当前模型预测的吸积流结构。
2000-10-12 astro-ph
Interaction of young stellar object jets with their accretion disk
我重新审视最近的观测,年轻的恒星物体吹跨喷流的速度分布,并认为这些观测不支持围绕其对称轴旋转的喷流的解释。相反,我建议的相互作用的喷流与扭曲倾斜(包裹)吸积盘可以形成观察到的不对称的喷流的视线速度剖面。所提出的设想基于两个似乎合理的假设。(1)在射流与盘的外部之间存在倾斜;射流垂直于盘的内部;即,存在扭曲倾斜(包裹)盘。(2)当喷流从盘状物中夹带质量时,盘状物与喷流的相互作用会减慢喷流的速度,并且靠近倾斜盘状物的喷流段减速幅度更大。所提出的方案可以解释所观察到的速度分布的基本特性,同时具有不需要参考任何磁射流发射模型的优点,并且不需要调用具有大量角动量的射流旋转。
2005-01-09 astro-ph
Theory of magnetized accretion discs driving jets
在这个讲座中,我回顾了磁化吸积盘驱动射流的理论,重点是年轻的恒星物体(YSO)。我首先介绍赞成“圆盘风”范式的观测和理论论据。在那里,吸积和抛射是相互依赖的,因此需要重新审视吸积盘的标准图像。一个简单的静磁方法已经提供了一些见解的基本现象。磁流体动力学方程以及所有通常的假设,然后清楚地列出。用模型无关的方法解释了开普勒盘稳态吸积和抛射的相关物理机制。自相似计算的结果显示和严格的讨论,冷,暖喷流配置。最后,我提供了观测预测和YSO光盘所需的物理条件。简要讨论了在圆盘和原恒星之间引入磁层相互作用的必要性。
2003-11-28 astro-ph
Jet-dominated advective systems of all mass scales
我们表明,黑洞(BH)和中子星(NS)的X射线双星(XRB)的无线电发射如下的分析预测的喷流模型,其中的喷流携带一个常数的吸积功率的分数。因此,射电辐射可以作为吸积速率的示踪剂。这个测量是标准化的有效辐射对象。由于它是独立的X射线通量的措施,使我们能够比较吸积率的依赖性的辐射热X射线光度的BH和NS。对于NS,它与吸积率成线性比例,而BH的比例是二次的-正如预期的低效吸积流。我们在AGN中发现了同样的行为。这种新的方法使用喷流功率来获得吸积率。因此,我们知道吸积黑洞的喷流功率和辐射功率。这使我们能够表明,一些吸积功率很可能被平流到黑洞,而喷流功率占主导地位的硬态BH的热光度。
2006-11-21 astro-ph
Jet power extracted from ADAF and the applications to X-ray binaries and radio galaxy FR dichotomy
基于Kerr黑洞周围对流主导吸积流(ADAF)的整体解,计算了经典Blandford-Znajek(BZ)模型和Meier提出的混合模型的喷流功率.我们发现混合模型的喷流功率比纯BZ模型的大。当吸积率小于临界值mdot_c=Mdot_c/Mdot_Edd(3*10^-4 < mdot_c < 5*10^-3是黑洞自旋参数的函数)时,喷流功率将超过吸积功率,天体将进入“喷流功率主导的平流系统”。当mdot<mdot_c时,吸积功率占优势,天体进入“吸积功率占优势的平流系统”。“这与低/硬态黑洞X射线双星的约束大致一致(例如,Fender等人)。用混合喷流形成模型计算了最大喷流功率与黑洞质量的关系,发现在无量纲吸积率mdot~0.01和黑洞自旋参数j~0.9-0.99的条件下,该模型可以近似地再现喷流功率-黑洞质量平面(Q_jet-M_BH)上FR I/FR II二分法的Ledlow-Owen关系的分界线.该吸积率mdot~0.01与由X射线双星的状态跃迁约束的标准盘到ADAF的吸积模跃迁的临界吸积率一致。我们的研究结果表明,大多数FR I星系可能是在ADAF吸积模式类似的低/硬态XRB。
2008-09-17 astro-ph
The relation between accretion rate and jet power in X-ray luminous elliptical galaxies
利用Chandra X射线观测9个附近的X射线发光椭圆星系,具有良好的光学速度色散测量,我们表明,一个紧密的相关性之间存在的Bondi吸积率计算的X射线数据和估计的黑洞的质量,并从这些系统中出现在相对论喷流的功率。喷流功率,推断从所需的能量和时间尺度膨胀的空腔中观察到周围的X射线发射气体,可以与吸积率的幂律模型。与进入吸积半径的物质的静止质量相关的能量的一个重要部分(2.2^{+1.0}-0.7} %,对于P_jet=10^{43} erg/s)最终出现在喷流中。数据还表明,这一比例可能会随着喷气动力的增加而略有上升。我们的结果对吸积、喷流形成和星系形成的研究具有重要意义。P_Bondi和P_jet之间的紧密相关性表明,尽管吸积气体中可能存在磁压和角动量,但Bondi公式仍然提供了对吸积过程的合理描述,并且吸积流在几百万年的时间尺度上是近似稳定的。我们的研究结果表明,大型椭圆星系和星系群中心的黑洞“引擎”可以反馈足够的能量来阻止冷却和恒星形成,从而自然地导致在星系光度函数的亮端观察到的指数截止。
2006-07-06 astro-ph
Fundamental States of Accretion/Jet Configuration and the Black Hole Candidate GRS1915+105
黑洞吸积的对流盘范式包括激波的自洽形成和激波后区域的流出。我们应用这个范例来理解黑洞候选者GRS 1915 +105的光变曲线的丰富变化。我们提出,在五种可能的{ \it基本状态}中,黑洞候选者GRS 1915 +105在其中三种状态中移动,从而产生所有可能观测到的光变曲线。
2000-12-29 astro-ph
The symbiotic system in quasars: black hole, accretion disk and jet
类星体和活动星系核的紫外连续光谱被假定起源于围绕着大质量旋转黑洞的吸积盘。我们讨论的结构和发射光谱的磁盘驱动一个强大的射流。由于从靠近大质量物体的圆盘内部的吸积物质中提取能量的效率很高,因此满足了形成喷流的所有能量条件。进入喷流的总能量强烈地依赖于克尔黑洞参数、盘的特征以及喷流的质量流量和厚度。活动星系核紫外光谱的形状可以用一个亚爱丁顿吸积盘来解释。
1996-02-19 astro-ph
A Laboratory Plasma Experiment for Studying Magnetic Dynamics of Accretion Discs and Jets
这项工作描述了一个实验室等离子体实验和初步结果,应该给洞察吸积盘和射流的磁动力学。一个高速多帧CCD相机揭示了准直等离子体的形成和螺旋不稳定性的图像,类似于磁盘射流的MHD模型,以及与spheromak形成相关的等离子体脱离,这可能与磁盘风和耀斑有关。等离子体是由平面磁化同轴枪产生的。由此产生的磁拓扑结构依赖于磁螺旋度注入的细节,即由同轴枪施加的无力状态本征值α_gun。
2002-02-20 astro-ph
Accretion discs, coronae and jets in black hole binaries: prospects for Simbol-X
X射线双星中的吸积盘、日冕和喷流现象已经相当确定。然而,吸积流在各种光谱状态下的结构仍有争议,热流和致密喷流之间的联系也远未得到理解。Simbol-X应该以几种方式解决这两个重要问题。首先,它将为我们提供产生高灵敏度,宽带光谱的能力,因此同时限制所有光谱成分(铁线,反射凸块,热盘和comptonised发射)的形状和亮度,这反过来又提供了吸积流的几何形状的信息。它还将确定在明亮和静止状态下射流对X射线波段的确切贡献。最后,它将揭示触发光谱状态转变的潜在机制,使我们能够在精致的细节,快速的光谱演变及其与无线电喷流发射在这些过渡期间的相关性。
2008-01-24 astro-ph
Constraints on jet-driven disk accretion in Sagittarius A*
我们重新审视人马座A*(Sgr A*)的几何薄盘吸积的理论和观测约束。我们表明,质量外流和电子的吸积流的热的一部分,可以紧缩从一个几何厚的结构流入的气体的综合效应。这允许气体在流入时间尺度上冷却甚至热化。结果,在小半径处可以形成紧凑的、相对冷的盘。我们表明,磁耦合之间的相对论磁盘和稳定状态的喷气机的结果在磁盘,是不太明亮的比标准的相对论磁盘吸积在相同的速率。这放松了对Sgr A* 中薄盘吸积的观测限制(并暗示着其他低光度活动星系核,LLAGN)。我们发现典型的冷气体吸积速率为几个 * 10^{-9}太阳质量/年。我们还发现,预测的修改后的磁盘发射是兼容的与现有的近红外(NIR)观察Sgr A* 在其静止状态下,磁盘倾角是> 87度,并提供超过75%的吸积功率的射流。
2007-11-28 astro-ph
Three-dimensional MHD Simulations of Jets from Accretion Disks
本文报道了吸积盘与大尺度磁场相互作用形成喷流的三维磁流体动力学(MHD)模拟结果。圆盘不作为边界条件处理,而是自洽求解。为了研究磁流体喷流的稳定性,吸积盘受到非轴对称正弦或随机扰动。喷流速度$(v_z)$、质量流出率$(\dot{M}_w)$和质量吸积率$(\dot{M}_a)$对初始磁场强度的依赖关系在两种非轴对称情况下与轴对称情况下相似。即,$v_z \propto B_0^{1/3}$、$\dot{M}_w \propto B_0$和$\dot{M}_a \propto B_0^{1.4}$,其中$B_0$是初始磁场强度。前两种关系与Michel定常解$v_z \propto (B_0^2/\dot{M}_w)^{1/3}$是一致的,尽管喷流和吸积没有达到定常状态。在这两种扰动情况下,一个非轴对称结构与$m=2$出现在射流中,其中$m$意味着方位波数。这种结构不能用Kelvin-Helmholtz不稳定性来解释,似乎起源于吸积盘。喷流中的非轴对称模式在吸积盘的约1.5个轨道周期后达到几乎恒定的水平,而吸积盘中的所有模式都随着振荡而增长。对于由麦克斯韦应力引起的角动量输运,在较宽的初始磁场强度范围内,垂直分量$<B_ϕB_z/4π>$与径向分量$<B_ϕB_r/4π>$相当。
2005-08-18 astro-ph
Measuring the accretion rate and kinetic luminosity functions of supermassive black holes
本文导出了喷流发射超大质量黑洞的吸积率函数(ARF)和动力学光度函数(KLF)。根据喷流的射电辐射估算了活动星系的吸积率和动能。对于紧凑的低功率喷流,我们使用核心射电辐射,而高功率射电噪类星体的喷流功率估计使用扩展的低频辐射,以避免聚束效应。我们发现,在低光度下,由射电辐射导出的ARF与AGN测得的热光度函数(BLF)一致,即,所有低光度活动星系核都会发射出强烈的喷流。我们提出了一个简单的模型,灵感来自于X射线双星和活动星系核之间的类比,它可以再现测量的喷流发射源的ARF以及BLF。该模型表明,打破幂律斜率的BLF是由于低效率的吸积强次爱丁顿源。由于我们的吸积措施是基于喷流功率,它也使我们能够计算KLF,因此,总动能喷射到周围介质中。我们将其与SNRs和XRB的动力学功率输出进行比较,并确定其宇宙学演化。
2007-10-09 astro-ph
Black Hole States: Accretion and Jet Ejection
黑洞双星吸积流的高能发射的复杂光谱和时间特性,以及它们与系统中强大相对论喷流喷射的密切联系,可以简化并归结为四种基本状态:硬、硬中间、软中间和软。与其他分类不同,这些状态是基于急剧状态转换的存在。我总结了这种分类,并讨论了这些国家和物理组件之间的关系,有助于发射通量。
2005-04-07 astro-ph
A model for electromagnetic extraction of rotational energy and formation of accretion-powered jets in radio galaxies
本文给出了三维轴对称辐射磁流体动力学方程的自相似解,重新讨论了活动星系核和微类星体中吸积动力喷流的形成和加速。该模型主要依赖于电磁提取的旋转能量从磁盘等离子体和形成一个几何薄的超级开普勒层之间的磁盘和覆盖的电晕。在这一层的外流等离子体是耗散,双温,维里热,平流和电子质子为主。在这个模型中的磁盘的最里面的部分是免费的,次开普勒旋转和对流为主。这部分不再像标准圆盘那样辐射,大部分的吸积能量转化为磁能和动能,为喷流提供动力。讨论了这些截断圆盘的相应光度。
2003-07-16 astro-ph
Accretion onto black holes and relativistic jets
活动星系核的相对论性喷流在几十年前就已为人所知,但对这些系统中吸积和喷射之间联系的研究受到与这些事件相关的长时间尺度的阻碍。在过去的十年里,由于在星系X射线双星中观察到类似的射电喷流,时间尺度要短得多,因此取得了迅速的进展。在这些系统中,已经发现吸积和喷射之间的明确联系,以及它们爆发的现象学性质的坚实表征。大量的新结果使得X射线双星和活动星系核之间有了详细的比较,由此建立了许多相关性和标度律。在这里,我简要回顾了目前的观测状况。
2007-05-30 astro-ph
Origin of Superluminal radio jets in GRS 1915+105 and the role of the Plateau state
我们研究了射电平台态的吸积盘和随后的超光速相对论射电喷流,并给出了吸积盘和超光速喷流参数之间的密切关系。我们发现,吸积率在高原是非常高的,并建议吸积盘在无线电高原总是与辐射驱动风。内部激波形成于先前产生的缓慢移动的风中(平台期),$β$ $\le$ 0.01作为快速移动离散射流(通常在平台的末端),$β$ $\sim$ 1追上并与之相互作用,超光速喷流的功率由这两个分量的强度和速度决定;高原状态下与吸积盘有关的慢速风和快速喷流。最后,我们讨论了这项工作的意义。
2006-11-29 astro-ph
Jet formation in BL Lacertae objects with different accretion modes
我们估计质量的大规模黑洞在BL Lac对象从他们的主机星系光度。对一个BL Lac天体样品,分别从它们的扩展射电辐射和窄线辐射导出喷流功率和中心光学电离光度。从标准薄吸积盘/旋转黑洞中提取的最大喷流功率是无量纲吸积率$\dot{m}$($\dot{m}=\dot{M}/\dot{M}_{\rm Edd}$)的函数。与导出的喷流功率比较,我们发现大多数BL Lac天体中的吸积盘不应该是标准的吸积盘。对于纯平流主导吸积流(ADAF),由于吸积速率存在一个上限$\dot{m}_{\rm crit}$,其光学连续发光度存在一个上限。结果表明,纯ADAF太暗,不能产生由BL Lac天体的窄线光度导出的光学电离光度。我们提出,一个ADAF存在于磁盘的内部区域,它成为一个标准的薄盘在外部区域在大多数BL Lac对象,即,ADAF+SD(标准磁盘)方案。这种ADAF+SD方案可以解释这两个BL Lac天体的喷流功率和光学电离连续辐射。如果盘以$\dot{m}=0.01$的速率吸积,则推断的内部ADAF和外部SD之间的过渡半径在$40-150 GM_{bh}/c^2$的范围内。
2003-08-29 astro-ph
Making black holes visible: accretion, radiation, and jets
随着吸积盘的基本应力机制-由磁旋转不稳定性驱动的相关MHD湍流-的确定,已经有可能在充分理解的物理学基础上对吸积盘动力学进行数值模拟。本文报告了牛顿三维剪切箱和广义相对论全球圆盘MHD模拟结果的抽样。除其他外,这些模拟表明:与长期持有的假设相反,应力在黑洞周围的边缘稳定和暴跌区域是连续的,因此旋转的黑洞可以通过电磁方式向周围物质提供大量的角动量;吸积盘的上层主要由磁压支撑,可能导致有趣的偏离当地的黑体发射光谱;和最初的本地磁场吸积流可以,在某些情况下,自发地产生大规模的领域,连接旋转黑洞到无穷大,并调解强相对论射流。
2007-09-10 astro-ph
Jet-Driven Disk Accretion in Low Luminosity AGN?
我们探索了一个低光度活动星系核(LLAGN)的吸积模型,该模型将低辐射输出归因于低质量吸积率而不是低辐射效率。在这个模型中,电子被假定为无碰撞等离子体微不稳定性的结果,从离子中消耗能量。因此,吸积气体在小半径处坍缩形成几何上薄的盘,并且能够在到达黑洞之前冷却。然而,吸积盘不是标准盘,因为径向盘的结构被驱动喷流的磁矩改变,并且主要负责角动量传输。我们还包括相对论效应。我们将此模型应用到著名的LLAGN M87,并计算了组合盘喷流稳态宽带谱。预测光谱和观测光谱的比较表明,M87可能是一个旋转最大的黑洞,以每年10^{-3}太阳质量的速度吸积。对于相同的辐射效率,这比爱丁顿速率低大约6个数量级。此外,我们的模型推断的总喷流功率是在非常好的协议独立推导出的值从观测的M87喷流千秒差距尺度。
2007-06-06 astro-ph
The jet power extracted from a magnetized accretion disc
本文研究了由吸积盘的磁场加速的相对论性喷流的功率。研究发现,从圆盘中提取的功率主要取决于远离圆盘的场的场强和位形。通过与旋转黑洞提取的能量进行比较,我们发现圆盘提取的喷流能量可以超过旋转黑洞提取的喷流能量。但在某些情况下,即使穿过孔的极向场并不明显大于穿过圆盘内边缘的极向场,从快速旋转的孔提取的射流功率也可能比从圆盘提取的射流功率更重要。结果表明,类星体的射电响度可能受其吸积速率的控制,而吸积速率可能受中心黑洞质量的调节。建议,不同的磁盘场产生机制可能会测试对射电大声类星体的观测,如果他们的黑洞质量是可用的。
2002-01-31 astro-ph
Disks with Jet, ADAF, or EDAF for Sgr A*
我们调查各种型号的吸积盘的Sgr A*,在银河系中最令人费解的来源之一。我们所考虑的一般图像包括一个黑洞、一个吸积盘和一个喷流。不同的吸积模型能够解释Sgr A* 的低近红外通量:一个标准的吸积盘与喷流,ADAF,或喷射(喷射占主导地位的吸积流)模型。我们发现所有这些模型在概念上是相似的。吸积模型允许在盘的最内边缘形成喷流,该模型需要亚开普勒气体运动和非常大的喷流基底。对于Sgr A* 来说,喷流的大基数可能是不现实的,因为喷流模型和观测表明,喷流是准直的,并锚定在靠近黑洞的一个非常狭窄的区域内。或者,人们可以考虑一个喷流和风模型(ESTO),其中大部分能量没有在盘中消散。该模型类似于小半径的ADAF模型。在大半径处,能量由风喷射出来。
1999-09-27 astro-ph
Radiatively inefficient MHD accretion-ejection structures
我们提出了磁流体动力学模拟的电阻吸积盘连续发射transmagnetosonic,准直射流。我们的时间演变的全套磁流体动力学方程,但忽略能量辐射损失(辐射效率低下)。我们的计算表明,喷流是由一个开放的,最初弯曲的大尺度磁场的相互作用的吸积盘自洽产生的。一个恒定比例的加热磁盘材料发射在内部均分磁盘区域,导致形成一个热日冕和明亮的准直,superfastmagnetosonic射流。我们说明了完整的动态的“热”近稳态流出(其中热压力$\simeq$磁压力),通过显示力平衡,能量预算和电流电路。这个近稳态的演化进行了分析控制能量的吸积盘的能量通量的时间变化。我们发现,不同于平流主导的吸积流,吸积释放的能量主要是发送到喷流,而不是转化为磁盘焓。这些磁化的,辐射效率低下的吸积-喷射结构可以解释支持明亮的快速准直喷流的发光薄盘,如在许多显示喷流的系统中所看到的(例如M87)。
2003-10-12 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
Accretion and Jet Power
在第一个系列的三个讲座,我们将讨论如何测量的权力,以饲料喷流在强大的FR II无线电源。对于清晰的射电类星体,我们提出的证据表明,这种力量是直接相关的紫外光光度,或者更准确地说,通过吸积过程中辐射的功率在一个强大的引力势。有人从理论上提出,强大的无线电喷气机是中央发动机的必要组成部分。因此,从射电强和射电静类星体的紫外光功率输出、光谱能量分布和发射线光谱的相似性来看,射电静类星体与射电强类星体具有相同的能量来供给喷流。这就给我们留下了一个难题,为什么我们在无线电安静的类星体中看不到强大的喷流。
1996-05-26 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
Stability and heating of magnetically driven jets from Keplerian accretion discs
我们已经进行了3-D数值磁流体动力学(MHD)射流实验,以研究与强环形磁场的不稳定性,并确定是否在射流中的磁配置是不稳定的,类似的情况下,被发现在实验室和分析估计。一个完美的传导开普勒盘固定的密度,旋转速度和压力被用作射流的下边界。能量方程求解,包括自洽计算加热粘性和磁耗散。由此产生的射流演变成时间相关的,非轴对称的配置,但我们发现只有轻微的中断的射流,例如扭结不稳定性。我们发现,磁耗散可能有深刻的影响射流:1)它打开高度卷起的磁场区域,并有助于防止临界扭结的情况下; 2)它影响射流动力学重组的磁场结构和增加热压力在射流中;和3)它影响质量加载通过增加温度和压力在射流的底部。
2002-06-22 astro-ph
Accretion Disk Spectra of the Ultra-luminous Compact X-ray Sources in Nearby Galaxies and the Super-luminal Jet Sources
邻近旋涡星系中的超亮致密X射线源(ULXs)和银河系超光速喷流源有一个共同的光谱特征,即它们都具有极高的吸积盘温度,这在Schwarzschild度规中的标准吸积盘模型框架内是无法解释的。我们研究几种可能性来解决这个“太热”的磁盘问题。特别地,我们计算了一个极端的克尔盘模型来拟合观测到的光谱。我们发现,克尔盘将成为显着更难相比,史瓦西盘只有当磁盘是高度倾斜。对于超光速喷流源,这是已知的倾斜系统,克尔盘模型可以工作,如果我们选择适当的值的黑洞角动量。然而,对于ULX,克尔盘的解释将是有问题的,因为它们的吸积盘不太可能优先倾斜。
2001-06-03 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
The Orientation of Accretion Disks Relative to Dust Disks in Radio Galaxies
我们研究的方向吸积盘,跟踪喷流的位置角,相对于尘埃盘主轴在一个样本的20个附近的射电星系。我们发现,所观察到的喷流和尘埃盘主轴之间的角度分布是一致的喷流均匀分布在一个极帽的77度。
2002-11-03 astro-ph
The Acceleration Mechanism of Resistive MHD Jets Launched from Accretion Disks
本文分析了非线性电阻性磁流体动力学(MHD)模拟射流形成的结果,研究了轴对称电阻性MHD射流的加速机制。初始状态是一个恒定的角动量,多变的环面通过弱均匀的垂直磁场。应用扩展到电阻MHD方程的CIP-MOCCT格式模拟了圆环的时间演化。我们进行了模拟高达50个旋转周期的最内半径的磁盘从环面吸积。通过计算拉格朗日试验粒子的受力,研究了阻力射流的加速力和特性。由于在电阻模型中圆盘的旋转轴与磁场线之间的夹角比在理想MHD模型中的小,因此磁离心加速度较小。在电阻模型中,沿磁场线的有效电势在$z \sim 0.5r_0$附近具有最大值,其中$r_0$是初始圆环密度最大的半径。在圆盘材料被压力梯度力提升到这个高度之后,喷射被发射。即使在这种情况下,围绕慢磁声点的主要加速力是磁离心力。阻力MHD喷流的功率与圆盘中通过质量吸积释放的机械能相当。焦耳加热对于射流的形成不是必不可少的。
2004-11-26 astro-ph
The Galactic Center radio jet
最近对射电和近红外源Sgr A* 的观测加强了对银河系中心是活动星系核缩小版的解释。在43千兆赫的细长结构的发现和越来越多的证据表明存在一个吸积盘周围的黑洞导致我们假设,一个吸积盘和喷流,都存在于银河系中心,并在物理上有联系。用Blandford & K“onigl型喷流成功地模拟了Sgr A* 的射电辐射,并分析了Sgr A* 中喷流-盘耦合系统的能量学,其中喷流和盘都用吸积功率参数化。用这种方法,我们能够独立地证实以前发现的Sgr A* 吸积速率的下限\dot M >> 10^-8.5 M_sun。此外,利用观测数据的限制,我们表明,在这样一个喷流盘模型,总喷流功率Q_jet是可比的顺序作为辐射盘光度L_disk。喷流模型和10^6 M太阳黑洞的假设也定性地解释了亚毫米级的过量和非热红外辐射的缺乏。喷流的可见部分的小尺寸(< 1质量)是由于Sgr A* 的低吸积速率。<<A&A Letters,in press>>
1993-08-24 astro-ph
The accretion mechanism in low-power radio galaxies
我们研究了44个低光度射电噪活动星系核的样本,这些样本代表了核射电功率跨越5个数量级的范围,以揭示这些星系的吸积机制。我们估计吸积率的气体与他们的热日冕通过分析档案钱德拉数据,推导出的密度和温度分布在球面近似。从核射电光度测量喷流功率,我们发现吸积功率与喷流功率线性相关,从静止质量到喷流功率的转换效率约为0.012。这些结果加强和扩展了Allen等人对9个射电星系的研究结果的有效性,表明在FR I射电星系的整个射电光度范围内,热气吸积是主要的过程。我们发现,不同水平的核活动是由银河系热日冕结构的全球差异所驱动的。一个线性关系链接的喷射功率与主机X射线表面亮度。这意味着喷气动力的实质性变化必须伴随着其ISM属性的全球变化,例如由重大合并驱动。这种相关性提供了一种简单而广泛适用的方法,通过观察其宿主X射线发射的强度来估计给定物体的喷射功率。为了维持喷流中的质量流,穿过邦迪半径到达吸积盘的气体的比例必须大于0.002。这意味着吸积盘的辐射效率必须< 0.005,这表明这些物体中的吸积不仅速率较低,而且效率也低于标准吸积盘。
2008-05-26 astro-ph
Radiatively driven rotating pair-plasma jets from two component accretion flows
物质的离心压力螺旋地作用在黑洞上,很久以前就被认为会产生驻波或振荡激波。激波后的圆盘以环面的形式膨胀起来,它拦截了来自外部开普勒圆盘的软光子,并将它们逆康普顿化以产生硬光子。激波后区域也会产生喷流。我们研究了硬光子和软光子与旋转正负电子喷流的相互作用。我们发现,硬光子从后冲击环面的射流加速,而软光子从开普勒光盘是一个更好的准直剂。我们还发现,如果喷流发射更接近黑洞,相对论和准直喷流的产生,如果他们在更大的距离发射的准直和加速度都较小,我们还表明,如果冲击波的位置是在相对较大的距离从黑洞,准直是更好的。
2004-11-09 astro-ph
Radiatively driven electron-positron jets from two component accretion flows
长期以来,人们都知道,在黑洞上吸积的物质会产生驻波或振荡激波。激波后的物质以环面的形式膨胀起来,它拦截了来自外部开普勒圆盘的软光子,并逆康普顿化产生硬光子。激波后区域也会产生喷流。我们研究了硬光子和软光子与轴上正负电子喷注的相互作用。结果表明,激波后环面的辐射能使流场加速到相对论速度,而开普勒圆盘的辐射对流场的加速作用很小。我们还表明,在无穷远处的速度或终极速度${\vartheta}$,取决于激波在盘中的位置。
2004-01-11 astro-ph
The Influence of Magnetic Field Geometry on the Evolution of Black Hole Accretion Flows: Similar Disks, Drastically Different Jets
由于磁旋转不稳定性能够指数地放大先前存在的弱磁场,因此可能希望吸积盘中的磁场的特性与种子场的性质无关。然而,高导电流体中磁场的无发散性质确保了它们的大尺度拓扑结构得以保持,无论场强变化有多大。通过对初始磁场的几种不同拓扑结构进行全局二维和三维广义相对论磁流体动力学圆盘模拟,我们探讨了黑洞周围流场的性质对初始拓扑结构的依赖程度.我们发现,虽然吸积流的定性性质几乎是独立的场拓扑结构,喷射发射是非常敏感的:一个意义上的垂直场一致的至少一个内部磁盘流入时间是必不可少的支持强射流。
2008-01-18 astro-ph
Disk-Jet Coupling in Black Hole Accretion Systems I: General Relativistic Magnetohydrodynamical Models
对黑洞周围磁化吸积流的广义相对论数值模拟表明,在盘和日冕中存在无序的电磁结构,在极区存在高度相对论性的坡印廷主导的漏斗喷流。极区喷流几乎与旋转黑洞极区有组织场的定常抛物面Blandford-Znajek模型一致。一个无序的吸积盘和日冕是如何导致一个有序喷流的?我们发现,极喷流与一个非常简单的角积分环向电流分布$dI_ϕ/dr \propto r^{-5/4}$,其中$I_ϕ(r)$是包围半径$r$内的环向电流。我们证明了模拟射流中的极向磁场与具有$r^{-5/4}$环向电流的非旋转薄盘的无力场解吻合得很好,这表明旋转导致可以忽略的自准直。我们发现,极场被限制/日冕准直。圆盘中的电磁场也按$r^{-5/4}$标度,这与一些牛顿吸积模型一致,这些模型假设磁场和气压之间大致均分。然而,这种一致性是偶然的,因为朝向黑洞的磁压力比气体压力增加得更快。这个领域的优势附近的黑洞与磁应力,这意味着一个大的有效粘度参数$α\sim 1$,而通常假设的$α\sim 0.1$值持有远离黑洞。[删节]
2006-11-14 astro-ph
The Jet-Disk Connection and Blazar Unification
本文讨论了相对论喷流携带的能量与吸积提供的核能量之间的关系。它们的特点是由Beppo SAX卫星提供的高质量宽带X射线数据。喷气功率估计使用的物理参数确定统一建模的光谱能量分布(SED)。我们的分析表明,对于平谱射电类星体,总喷流功率与吸积功率是同一数量级的。我们认为耀变体喷流很可能是通过吸积盘提供的磁场从快速旋转的黑洞中提取能量而产生的。FSRQ必须有大的黑洞质量(10^8 - 10^9太阳质量)和高的,接近爱丁顿的吸积率。对于BL Lac天体,喷流光度大于盘光度。如果BL Lac天体的质量类似于FSRQ,但以亚临界速率吸积,从而吸积盘辐射效率低下,则可以在相同的情况下理解这一点。因此,先前根据光度控制的光谱序列提出的将两类耀变体“统一”为一个耀变体,找到了物理基础。
2002-05-16 astro-ph
PKS 0743$-$67: An Ultra-luminous Accretion Disk and a High Kinetic Luminosity Jet
在这封信中,类星体PKS 0743 $-$ 67的深射电观测揭示了一个能够驱动具有巨大动力学光度的喷流的中心引擎,$Q>4.1 \times 10^{46}\mathrm{ergs/s}$。这一结果是重要的,因为档案光谱数据表明,吸积盘有一个热光度,$L_{bol}>2\times 10^{47}\mathrm{ergs/s}$。此外,根据线宽对中心黑洞质量的估计表明,$L_{bol}/L_{Edd}\approx 1$。这表明大的$L_{bol}$和$L_{bol}/L_{Edd}$都不会抑制类星体中的喷流能量,尽管最近的文献声称它们会。早期的研究发现,耀变体中的$L_{bol}$和$Q$是相关的。然而,通过去除BL-Lac而只留下样本中的类星体,我们发现$Q$与子样本中的$L_{bol}$的相关性非常弱。
2005-10-03 astro-ph