Active Galactic Nuclei, Radio Jets and Acceleration of UHECRs
我们提出的活动星系核（AGN）的一般性质，并讨论了与这些对象的一小部分喷流的起源和结构。然后，我们解决的问题，粒子加速在高度相对论性的能量和限制的光度AGN喷流的起源UHECR。
2008-12-29 astro-ph
Particle acceleration, magnetic field generation, and emission in relativistic pair jets
激波加速是天体物理等离子体中普遍存在的现象。等离子体波及其相关的不稳定性（例如，Buneman，Weibel和其他双流不稳定性）在无碰撞冲击中产生，负责粒子（电子，正电子和离子）加速。利用三维相对论电磁粒子（REMP）程序，研究了相对论性喷流前沿传播到环境等离子体中的粒子加速。我们发现，韦伯不稳定性的增长时间与射流的洛伦兹因子成正比。模拟结果表明，在无碰撞冲击波阵面中产生的韦伯不稳定性加速了射流和周围的粒子垂直和平行于射流传播方向。
2005-02-16 astro-ph
Particle acceleration in the M87 jet
M87喷气式飞机上现有的大量高质量数据激励我们对喷气式飞机中的等离子体物理条件进行详细分析。在一个配套文件（洛巴诺夫，哈迪和Eilek，本会议录），我们确定了一个双螺旋结构内的射流，并应用开尔文-亥姆霍兹稳定性分析，以确定射流等离子体的物理状态。在本文中，我们把射流作为一个测试情况下，在现场粒子加速。我们发现，等离子体湍流可能存在的水平，可以保持在无线电辐射到光学范围内的电子的能量，与宽带频谱的射流一致。
2002-12-16 astro-ph
Relativistic parsec-scale jets: I. Particle acceleration
我们发展了一个在相对论性旋转的正负电子无力喷流和螺旋磁场中粒子加速的理论。我们认为扰动的固定磁场结构，并发现，加速发生在该地区的阿尔芬共振条件与本征模在射流中得到满足，即当地阿尔芬速度等于本征模的相速度。加速机制是由电磁波的电场进行的规则加速，这是无力圆柱形射流的本征模式：粒子漂移出阿尔芬共振表面附近的大波幅区域并获得能量。在阿尔芬共振附近的强电场中的加速和同步加速器损失结合起来形成指数在2和3之间的超相对论性电子和正电子的幂律能谱，这取决于注入粒子的初始能量。幂律分布范围从10 MeV到1000 MeV。
2003-03-05 astro-ph
Particle acceleration in electron-ion jets
无碰撞冲击中产生的韦伯不稳定性是粒子（电子、正电子和离子）加速的原因。利用三维相对论电磁粒子（REMP）程序，采用较长的模拟系统，研究了相对论电子-离子喷注前沿在无初始磁场的环境等离子体中传播时的粒子加速过程，以探讨韦伯不稳定性的非线性阶段及其加速机制.由韦伯不稳定性产生的电流通道感应径向电场。沿射流传播方向，坡印廷矢量的z分量（E x B）在大范围内变为正值。这导致喷射电子沿着射流加速。特别地，由离子韦伯不稳定性产生的大尺度电流通道的E x B漂移在平行和垂直方向上有效地加速电子。
2005-09-20 astro-ph
Particle Acceleration in Relativistic Jets due to Weibel Instability
激波加速是天体物理等离子体中普遍存在的现象。等离子体波及其相关的不稳定性（例如，Buneman不稳定性、双流不稳定性和Weibel不稳定性）是粒子（电子、正电子和离子）加速的原因。使用3-D相对论性电磁粒子（REMP）代码，我们研究了在有和没有初始磁场的情况下，与通过环境等离子体传播的相对论性喷流前沿相关的粒子加速。我们发现，在没有环境和弱环境磁场之间的结果只有很小的差异。模拟结果表明，在无碰撞冲击波阵面中产生的韦伯不稳定性加速了垂直和平行于射流传播方向的粒子。虽然一些费米加速可能发生在喷流前沿，但大多数电子加速发生在喷流前沿后面，不能被表征为费米加速。模拟结果表明，这种不稳定性是负责产生和放大高度不均匀，小尺度磁场，这有助于电子的横向偏转后面的射流头。来自偏转电子的"抖动“辐射（Medvedev 2000）与在均匀磁场中计算的同步辐射具有不同的性质。这种抖动辐射对于理解伽马射线暴、相对论喷流和超新星遗迹中复杂的时间演化和/或光谱结构可能是重要的。
2003-06-04 astro-ph
Acceleration of UHE Cosmic Ray Particles at Relativistic Jets in Extragalactic Radio Sources
作为对“热点”激波加速的补充，讨论了河外射电源中超高能宇宙线加速的机制，该机制位于相对论性喷流与周围介质的界面处。由于穿过速度的切向不连续性，粒子可以获得与激波穿过处的能量增益相当的能量。然而，在喷流侧边界处加速的粒子谱预计比在激波处形成的粒子谱要平坦得多。由于这一事实，在边界处加速的粒子可以在最高能量处支配整个光谱。在河外喷流终端激波的特征条件下，该机制自然地为粒子提供了约10^20 eV的E，并符合效率要求。用蒙特卡罗粒子模拟方法模拟了激波加速度和切向不连续加速度共同作用下截止能量附近的谱形成过程。它证实了能量上限可以超过冲击加速度估计。
1998-03-25 astro-ph
On Radiative Acceleration of Jets and Outflows from Advective Disks
喷流和外流是由黑洞周围的平流吸积流形成的。来自离心势垒的硬光子直接撞击电子并在其上沉积动量。对于光学厚的流动，这种沉积是没有效率的，但对于光学薄的流动，物质可以被加速到相对论速度。事实上，即使是被束缚的物质也可以通过连续的沉积而被释放出来。我们讨论这些可能性。
2000-12-29 astro-ph
Ultra High Energy Cosmic ray and gamma-ray signatures of inductive acceleration in AGN jets
最高能量的宇宙射线可能是由强大的活动星系（即FR II射电星系、射电大声类星体和高功率BL Lac）的磁化、圆柱准直、剪切喷流漂移产生的。我们表明，在这种情况下，质子同步辐射可以引起可检测的光子通量的能量范围从数百keV到几十兆电子伏。
2007-06-19 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
New results on particle acceleration in the Centaurus A jet and counterjet from a deep Chandra observation
我们提出了新的深钱德拉观测半人马座A喷流，与合并源曝光时间为719千秒。这些数据允许沿着喷流进行详细的X射线光谱测量，直到它在距离核4.5 kpc处消失。我们区分几种制度的高能粒子加速：而内部的射流是由结为主，并具有与当地的粒子加速在冲击的属性一致，在外部的3.4千秒差距的射流粒子加速很可能是由一个未知的分布加速机制。除了几个紧凑的反喷流的功能，我们检测到可能的扩展发射从反喷流到2.0千秒差距的核，并认为这意味着扩散加速过程中的反喷流以及操作。对X射线变化的初步研究发现，与M87的情况不同，没有出现具有显著通量密度变化的喷流结。
2007-10-05 astro-ph
Weibel Instability Driven by Relativistic Pair Jets: Particle Acceleration, Magnetic Field Generation, and Emission
激波加速是天体物理等离子体中普遍存在的现象。等离子体波及其相关的不稳定性（例如，Buneman，Weibel和其他双流不稳定性）在无碰撞冲击中产生，负责粒子（电子，正电子和离子）加速。利用三维相对论电磁粒子（REMP）程序，研究了相对论性喷流前沿传播到环境等离子体中的粒子加速。我们发现电子-正电子喷注中的韦伯不稳定性的增长时间不受（电子-正电子或电子-离子）环境等离子体的影响。然而，在电子-离子环境等离子体中产生的局部磁场的幅度明显大于在电子-正电子环境等离子体中产生的局部磁场的幅度。
2005-03-23 astro-ph
Inductive and Electrostatic Acceleration in Relativistic Jet-Plasma Interactions
本文报道了在相对论性喷流-等离子体相互作用的数值模拟中观察到的快速粒子加速现象，并讨论了其内在机制。利用三维电磁粒子模拟程序研究了电荷中性、窄电子-正电子喷流在非磁化电子-离子等离子体中的传播动力学。这种相互作用激发了磁致伸缩和静电等离子体不稳定性。在某些情况下，感应和静电产生的纵向电场达到了冷等离子体破波极限，约一半的正电子的纵向动量增加了50%，最大增益超过2倍，在模拟期间。粒子加速通过这些机制发生时，满足韦伯不稳定性的标准。
2006-03-30 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
Particle Acceleration, Magnetic Field Generation, and Associated Emission in Collisionless Relativistic Jets
从包含相对论喷流和激波的天体物理系统观测到的非热辐射，例如，活动星系核（AGN）、伽马射线暴（GRB）和银河系微类星体系统通常具有幂律发射光谱。最近使用注入的相对论电子-离子（正负电子）射流的PIC模拟表明，加速发生在下游射流。激波加速是天体物理等离子体中普遍存在的现象。等离子体波及其相关的不稳定性（例如，Buneman不稳定性，其他两个流不稳定性，和韦伯不稳定性）中创建的冲击负责粒子（电子，正电子，和离子）加速。模拟结果表明，韦伯不稳定性是负责产生和放大高度不均匀，小尺度磁场。这些磁场有助于电子在喷射头后面的横向偏转。来自偏转电子的"抖动“辐射与同步辐射具有不同的性质，同步辐射假定有均匀的磁场。这种抖动辐射对于理解伽马射线暴、相对论喷流和超新星遗迹中复杂的时间演化和/或光谱结构可能是重要的。
2008-02-13 astro-ph
Particle acceleration in rotating and shearing jets from AGN
我们模拟了高能粒子在旋转天体物理喷流中由于剪切和离心效应而产生的加速度。导出了描述高能粒子在无碰撞旋转背景流中扩散输运的方程，并讨论了稳态解的解析表达式。特别是，通过考虑从刚性的速度分布，在平坦的开普勒旋转，离心和剪切加速度的影响分散的磁性不均匀性的颗粒被区分。当平均散射时间$τ_c \propto p^α$是动量的增函数时，在剪切加速度占主导地位的情况下，证实了幂律粒子动量解$f(p) \propto p^{-(3+α)}$的存在.我们发现，对于一个更复杂的相互作用之间的剪切和离心加速度，恢复的幂律动量谱可能会显着陡峭，但平坦的方位角速度的增加，由于增加离心效应。剪切和离心加速度的可能相关性，所观察到的扩展发射活动星系核的情况下，在类星体3C273喷流证明。
2002-10-14 astro-ph
Diffusive shock acceleration in extragalactic jets
我们计算了相对论电子在激波中的分布随时间的演化，包括同步辐射和绝热过程以及类费米加速。激波是由喷流中的开尔文-亥姆霍兹不稳定性引起的。激波的形成和粒子的加速处理在一个自洽的方式通过一个数值流体代码。我们表明，在我们的模型中的相对论粒子的数量是保守的演化过程中，不需要进一步注入超热粒子后，最初的。从我们的计算中，我们得到的预测值和趋势的数量，如光谱指数和截止频率，可以与观测比较。
1999-06-28 astro-ph
High Energy Hadronic Acceleration in Extragalactic Radio Jets
在河外喷流的电路描述中，电流的时间变化与有限的无碰撞电导率和磁场对齐的电场$E_\parallel$有关。最大场强取决于射流磁流体发电机$E_\perp$的效率和局部转换到$E_\parallel$组件。强子喷流成分可以有效地加速在这样的领域所有沿喷流。为了估计加速喷流强子所能达到的最大能量，我们考虑了光子-π介子和对产生以及同步辐射和逆康普顿辐射的能量损失过程。事实证明，对于最强的$E_\parallel$可能的半人马座A喷流是一个最有希望的候选来源的最高能量成分的宇宙射线。
2001-06-28 astro-ph
Regular particle acceleration in relativistic jets
当波长远大于圆柱半径时，得到了无限长、有限半径的导体圆柱在轴向有周期电流时周围电磁场的精确解。该解同时描述了圆柱附近近区的场和向波区的过渡。研究了这种圆柱的固有长波振荡。计算了圆柱体的电磁能流。这些解可用于描述活动星系核和类星体的相对论喷流周围的电磁场以及喷流内部的粒子加速。
2004-06-22 astro-ph
The infrared jet in Centaurus A: multiwavelength constraints on emission mechanisms and particle acceleration
我们报告斯皮策和双子座的半人马座A喷流的红外观测，我们结合无线电，紫外线和X射线数据。斯皮策探测到的喷流发射距离核心约2弧分，在喷流耀斑点后变得特别明亮，约3.4弧分。当X射线和红外线辐射同时出现时，宽波段数据强烈支持X射线的同步辐射起源。喷流耀斑点的标志是一个广泛的、弥散的X射线区域，这可能与冲击有关：我们讨论了可能的物理机制。红外喷流在耀斑点区域之后持续存在，尽管没有X射线发射;这似乎是合理的，我们在这里看到粒子加速的影响，然后是下游平流与同步辐射损失。双子座的数据探测了喷流的内部区域，限制了喷流结的中红外通量。
2006-01-24 astro-ph
A comparison of the acceleration mechanisms in YSO and AGN jets
我们研究的假设，存在一个简单的缩放之间的观测速度发现在年轻的恒星天体（YSO）和活动星系核（AGN）中发现的喷流。我们采用了一个非常简化的物理模型的射流加速过程。我们使用时间相关的，球对称的风模型在牛顿和相对论引力场，以询问是否所需的能量输入率，以产生在YSO中观察到的喷流速度（约2 $\times$的逃逸速度从中心对象）也可以产生活动星系核喷流速度（洛伦兹因子$γ\sim$ 10）。如果有一个共同的生产机制，这种规模是可以预期的。我们证明，这样的缩放确实存在，只要能量输入过程发生足够深的引力势阱，使物理使用的光速作为限制速度，并提供在吸积过程中释放的能量被赋予一小部分可用的吸积材料。
2002-11-14 astro-ph
Viscoelastic Analogy for the Acceleration and Collimation of Astrophysical Jets
喷流在天文学中无处不在。已经证明喷流的存在与中心物体的自旋和内盘的粘性角动量输运密切相关。在完全不同的背景下，即粘弹性流体在实验室中的流动中，也已知由旋转中心物体上的粘性扭矩推进的双极射流状结构。在将磁流体动力学（MHD）湍流的缠结磁场线类比为粘弹性聚合物溶液的缠结聚合物的基础上，提出了高湍流导电流体动力学的粘弹性描述.我们认为，在实验室中的粘弹性流体中形成射流的相同机制可能是负责准直和供电天体物理射流的中心对象的角动量。
2001-11-30 astro-ph
Inductive acceleration of UHECRs in sheared relativistic jets
携带大尺度磁场的相对论外流具有大的感应势，可以将质子加速到超高能量。本文讨论了一种新的超高能宇宙线（UHECR）加速方案，它是由强活动星系（喷流光度为$\geq 10^{46}$ erg s $^{-1}$）的磁化、圆柱准直、剪切喷流中的漂移引起的。如果${\bf B} \cdot \nabla \times {\bf v}< 0$是正电荷，则由这样的等离子体携带的正电荷粒子处于不稳定的平衡，因此沿着速度切变的动力学漂移将导致快速的、规则的能量增益。在我们的模型中，最高刚性的粒子被最有效地加速，这意味着轻核在脚踝以上的能量中占据主导地位：从预加速粒子的混合种群中，漂移机制优先拾取和提升质子。
2007-09-11 astro-ph
Magnetic acceleration of ultra-relativistic jets in gamma-ray burst sources
我们提出了一个相对论MHD数值研究的轴对称，磁驱动射流的参数适用于伽马射线暴（GRB）流。我们还提出了解析表达式的渐近射流形状和其他流动参数，同意非常好的数值结果。所有携带电流的流出表现出自准直和随之而来的加速旋转轴附近，但无约束的流出失去因果连接整个射流，因此不准直或加速有效地在其外部区域。磁加速射流受外部压力的限制，该压力随距离变化，幂律指数为< 2 assume a paraboloidal shape and have an acceleration efficiency >50%。它们在10^9-3x10^10 cm尺度上的洛伦兹因子> 30，这与短/硬的伽玛暴喷流在可以被来自吸积盘的适度相对论性风限制的尺度上加速的可能性一致;在10^10-10^12 cm尺度上的洛伦兹因子> 100，这与长/软的伽玛暴喷流在坍缩的大质量恒星的包层内加速的可能性一致。我们还发现，磁加速射流的洛伦兹因子近似与极向流线的开口半角成反比。这意味着伽玛射线暴外流的伽玛射线发射分量非常窄，在洛伦兹因子超过100的区域中，半角< 1度，并且这些分量的余辉光变曲线要么显示出非常早的喷流中断，要么根本没有喷流中断。
2008-11-12 astro-ph
On the matter entrainment by stellar jets and the acceleration of molecular outflows
我们研究，通过数值模拟，夹带过程中的超声速，辐射射流，在开尔文-亥姆霍兹不稳定性的演变过程中，在分子双极外流的加速问题的背景下，观察到在巨大的分子云。我们的研究结果表明，大部分的初始射流动量可以通过这个过程转移到周围的介质。因此，我们详细分析了不稳定性的演变，并比较了一些主要的观测性质的分子流出与夹带的材料，我们在我们的模拟中观察到的。特别是，我们发现一个很好的协议的质量与速度分布和外流准直结构，特别是当一个光射流移动到一个更密集的环境介质。这可能是（模糊的）光学喷流驱动强大的分子外流在分子云的内部区域的密集环境的情况下。
2000-09-06 astro-ph
The X-ray Jet in Centaurus A: Clues on the Jet Structure and Particle Acceleration
本文详细研究了最近的活动星系Cen A中kpc尺度喷流的X射线辐射。在喷流内发现了41个致密源，其中13个是新发现的。我们构建了检测到的喷气结的光度函数，并认为剩余的排放是最有可能是真正的扩散，而不是由于堆积未解决的微弱的结。横向喷流剖面显示，扩展发射在喷流边界处具有强度峰值。我们注意到，以前在某些喷流源的射频下观察到了边缘增亮的喷流形态，但在更高的光子能量下从未如此清晰。因此，我们的结果支持分层射流模型，包括一个相对论外流，包括一个边界层与速度剪切。此外，我们发现，X射线光谱的扩散组件几乎是均匀的横跨和沿射流。我们讨论了冲击和随机粒子加速过程的框架内的光谱行为。我们注意到一些可能的光谱硬化的外鞘的射流的证据。由于目前数据的光子统计有限，需要对Cen A进行进一步的深入观测以确定这一发现的真实性，然而我们注意到，在外部喷流边界处存在硬X射线特征将对喷流内超相对论粒子的演化理论提出重要挑战。
2005-12-10 astro-ph
On particle acceleration in turbulent shear boundary layers of relativistic jets
我们讨论宇宙线电子在相对论喷流边界处的加速过程。由此产生的光谱预计将包含两个特征分量：在较低能量处的幂律分布和在高能量截止之前的较硬的高能量分量。给出了一个由这种电子分布得到的高能谱的例子，包括同步辐射和逆康普顿分量。这种电子的同步加速器光谱的一个特征是它的最高频率部分，它出现在适合低频光谱范围的幂律之上。
2002-07-08 astro-ph
Evolution of Supermassive Black Hole Binary and Acceleration of Jet Precession in Galactic Nuclei
在星系形成的分级模型中，超大质量黑洞双星（SMBHB）是一个有希望的发现.目前，主导SMBHB演化的物理过程尚不清楚。一个有趣的问题是，我们是否可以通过观测确定SMBHB的演化，并给出物理过程的约束。在许多活动星系核中都观测到了喷流的进动现象，并将其归因于星系盘的进动。本文计算了喷流进动随时间的变化，得出了在SMBHB系统中喷流进动加速而在其它系统中喷流进动减速的结论。喷流进动$dP_{\rm pr} / dt$的加速度与喷流进动时标$P_{\rm pr}$和SMBHB演化时标$τ_{\rm a}$、${dP_{\rm pr} \over dt} \simeq - Λ{P_{\rm pr} \over τ_{\rm a}}$有关。基于喷流进动和SMBHB演化模型的计算表明，$dP_{\rm pr} / dt$可高达$- 1.0$，典型值为-0.2，并且易于检测。我们讨论了文献中观察到的NGC 1275的差异喷流进动。如果观测到的喷流进动的快速加速是真实的，那么喷流进动是由于质量比为$q\approx 0.76$的未结合SMBHB的轨道运动。当喷流从古气泡进动到当前活动喷流时，SMBHB的分离度从$1.46 {\rm Kpc}$减小到$0.80 {\rm Kpc}$，平均速度为$da/dt \simeq - 1.54 \times 10^6 {\rm cm/s}$，演化时间为$τ_{…
2007-05-08 astro-ph
Magnetic Acceleration and Collimation of Gamma-Ray Burst Jets
最近，利用特殊相对论理想MHD方程导出了GRB外流的精确半解析解（见Vlahakis和Konigl在这些会议录中的摘要）。这方面的贡献集中在这些结果的影响，各种建模和观测问题的伽玛射线暴源，包括重子加载问题，极化测量的提示和反向冲击发射，以及可能存在的两个组件流出。
2003-12-09 astro-ph
Inductive acceleration of UHECRs in sheared relativistic jets
携带大尺度磁场的相对论外流具有大的感应势，可以将质子加速到超高能量。本文讨论了一种新的超高能宇宙线（UHECR）加速方案，它是由强活动星系（喷流光度为$\geq 10^{46}$ erg s $^{-1}$）的磁化、圆柱准直、剪切喷流中的漂移引起的。我们指出，如果${\bf B} \cdot \nabla \times {\bf v}< 0$，则由这样的等离子体携带的带正电的粒子处于不稳定平衡，因此沿速度切变的动力学漂移将导致快速的{ \it正则}能量增益。我们表明，如果种子的能量低于脚踝$\leq 10^{18}$ eV的预加速粒子存在，这些粒子可以被提升到$ 10^{19}$ eV以上的能量。该机制的一个关键特征是，最高刚性的粒子被最有效地加速，这意味着在我们的模型中，轻核在脚踝以上的能量中占据主导地位：从预加速粒子的混合种群中，漂移机制优先拾取并提升质子。此外，当粒子穿过大部分有效势时，其拉莫尔半径与射流厚度相当。在这种情况下，{ \it逆相对论陀螺频率的最大可能加速率被实现}并且粒子最终变得不受约束并且离开射流。
2007-01-29 astro-ph
Particle acceleration and high-frequency (X-ray and $γ$-ray) emission in the jets of active galactic nuclei
提出了活动星系核喷流中流出的等离子体是不均匀的，由分离的云组成。这些云被强烈磁化，并以相对论速度远离中央引擎。云与假定静止的环境介质相互作用。在这种相互作用的过程中，周围介质中的粒子在云锋处被加速到高能量，并在云锋之前流动。结果表明，加速粒子的辐射可能是活动星系核喷流发射X射线和$γ$射线的原因。TeV的$γ$射线辐射产生于活动星系核喷流内部，那里的云锋的洛伦兹因子为$Γ_0\geq 30$，而GeV的$γ$射线辐射则产生于活动星系核喷流外部，那里的$Γ_0$为$\sim 10$ .
1998-10-26 astro-ph
Test particle acceleration by rotating jet magnetospheres
研究了旋转喷流磁层底部带电粒子的离心加速问题。在受力分析的基础上，导出了径向加速运动方程，并给出了解析解。它示出，对于沿旋转磁场线向外移动的粒子，能量增益是特别有限的击穿的线上珠近似发生在附近的光柱$r_{L}$。电子的最大洛伦兹因子$γ_{max}$的相应上限是$\propto B^{2/3} r_{L}^{2/3}$的比例，$B$是$r_{L}$处的磁场强度，对于被认为是BL Lac天体典型条件的情况，最多是$10^2-10^3$的量级。这样的值表明，这种机制可以提供预加速的种子粒子所需的有效的费米型粒子加速在较大尺度的射电喷流。
2000-11-01 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
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
Simulating Electron Transport and Synchrotron Emission in Radio Galaxies: Shock Acceleration and Synchrotron Aging in Three-Dimensional Flows
我们提出了第一个三维MHD射电星系模拟，明确模型的相对论性电子的运输，包括扩散加速冲击以及辐射和绝热冷却的顺利流动。我们讨论了三个模拟轻马赫8喷气机，旨在探索冲击加速和辐射老化的影响，引起同步辐射和逆康普顿辐射的非热粒子种群。我们还对模拟物体进行了详细的合成无线电观测。我们从这种方法中获得了几个关键的见解：1。这些多维模拟中的喷射头非常复杂。通常不存在经典的喷流终止激波，但喷流终止的运动在头部的回流喷流材料内旋转成“激波网复合体”。2.理解这些模拟中高能电子的光谱分布部分依赖于理解激波网复合体，因为它可以产生混淆解释射电星系辐射老化的标准模型的分布。3.在这些模拟中，射流本身外部的磁场变得非常间歇和连续，然而绝热膨胀导致大部分茧体积被显著减小到标称射流值以下的场强占据。因此，人口老龄化的速度在不同的地方有很大的差异。
2001-04-18 astro-ph
Relativistic Acceleration of Magnetically Driven Jets
我们提出了一个分析模型，用于描述高度相对论性加速的磁驱动射流，在理想的MHD冷，静止和轴对称流出的框架内。我们的新方法是将风方程作为相对论阿尔文马赫数和极向电场与环向磁场振幅比$ξ$之间的代数关系来处理。这使我们能够容易地获得跨快磁声流的风的解决方案，连同所需的范围的$ξ$。然后，为了确定$ξ$的空间变化，我们近似地求解Grad-Shafranov方程，该方程适用于喷射具有非常大的总比能$E$并且被限制在非常小的开度角内的射流。我们的trans-fast-magnetosonic模型提供了一个封闭形式的表达的过渡从一个磁主导的流动能为主的，这发生在远超出轻圆柱半径$R_{\rm L}$的亚渐近区域。重要的是，我们发现，磁和动能之间的均分是实现在一个圆柱半径的顺序为$R_{\rm L}E/c^{2}$，并确认，进一步的转换的磁动能收益与距离的渐近区域。最后，我们简要地讨论了我们的模型的天体物理意义的喷流起源于活动星系核。
2003-03-22 astro-ph
Particle acceleration at shocks in relativistic jets
本文简要回顾了激波前沿粒子加速的理论，特别强调了耀变体非热辐射粒子的产生。这些源的平坦的射电/红外光谱不能由在均匀介质中传播的简单非相对论激波阵面处的扩散加速产生。然而，如果受冲击气体中的压力由轻子分量提供，或者与状态方程无关，由一个与磁场倾斜的相对论性激波提供，则它可以由一个单一的未修正的温和相对论性激波产生。这些冲击的分析理论作了一些简化，但蒙特卡罗模拟的存在，扩大了有效性的范围。特别令人感兴趣的是在缠结的磁场中的加速度。然而，在这里，蒙特卡罗模拟尚未产生明确的结果。本文讨论了Blazar辐射的“均匀”模型，并指出它们暗示了发射区的几何形状是层状的，在Mkn~421的情况下，d/R< 3%。识别这些与相对论冲击波阵面，加速模型的描述，它显示的同步加速器光谱指数与强度的特征变化。
1997-08-05 astro-ph
A high-resolution multi-wavelength study of the jet in 3C 273
我们提出了在622 nm和300 nm的光学喷流在3C273的HST图像，并确定沿喷流在0.2”的光谱指数的运行。我们没有发现局部加速度或损失的网站的证据，并支持一个小变化的光谱形状在整个射流。我们认为这是有利于分布式加速过程的进一步证据。
2000-11-22 astro-ph
Hotspots, Jets and Environments
我讨论的“热点”和“喷气结”的kpc级结构的强大的射电星系和它们的关系，喷气环境的相互作用的性质。我描述的FRI源和当地环境的射流之间的相互作用的证据，并讨论其与粒子加速度的关系，但本文的主要重点是热点的FRIIs和新的观测证据的性质与它们相关的粒子加速度。
2007-07-12 astro-ph
A Two Zone Synchrotron Model for the Knots in the M87 Jet
由{ \it{Chandra} }观测到的来自M87喷流结的X射线能量带的通量和光谱指数表明可能是同步辐射源，但不能用简单的非热电子连续注入的单区模型来解释。本文提出一个双区模型来解释M87喷流结的观测光谱。我们考虑了从一个纠缠的磁场区域的同步辐射，其中相对论性非热电子连续注入从一个相关的加速区。加速区被假定为可能围绕激波阵面的致密区。在加速区中注入的电子呈幂律分布，并被加速到由加速时间尺度和损耗过程决定的最大能量。利用本模型，我们能够解释M87喷气发动机的结的整体宽带特征。此外，本模型预测在紫外线能量和未来的观测在这些能量的光谱指数的变化可以用来约束模型中涉及的参数。
2008-07-29 astro-ph
A Magnetohydrodynamic Boost for Relativistic Jets
我们使用RAISHIN程序对Aloy和Rezzolla（2006）探索的相对论射流的流体动力助推机制进行了相对论磁流体动力学模拟。模拟结果表明，磁场的存在改变了稀薄，超压射流（$V^z_j$）切向流动到致密的外部介质之间的激波界面的属性。与纯流体动力学的情况相比，磁场可以导致更有效的射流加速。与界面相切并平行于喷流的"极轴“磁场（$B^z$）既产生较强的向外移动激波，又产生较强的向内移动稀疏波。这导致了一个大的速度分量垂直于界面，除了加速度切向的界面，并因此加速到更大的洛伦兹因子比在纯流体动力学的情况下获得的。同样地，与界面相切但垂直于喷流的强“环形”磁场（$B^y$）也导致与激波界面相切的加速比纯流体动力学情况更强。总的来说，在“poloidal”的情况下的加速效率是小于“toroidal”的情况下，但两种几何形状仍然导致更高的洛伦兹因子比纯流体动力学的情况下。因此，相对论性喷流中磁场的存在和相对取向可以显著地改变Aloy和Rezzolla（2006）研究的流体动力学助推机制。
2007-09-13 astro-ph
On the nonthermal X-ray emission in blazar jets
在一个简单的自洽喷流模型中，我们考虑了耀变体中粒子通过扩散激波加速到高能。假设电子在相对论喷流中的激波前沿被加速，并在激波后区域辐射同步辐射。电子分布函数的时间、空间和动量依赖性被用于非热同步辐射谱的计算。我们讨论的频谱指数的演变，通过改变粒子进入加速过程的速率。结果表明，同步辐射光谱指数显示出一个特征looplike行为与强度（已观察到在几个耀变体），其中的环路的方向取决于加速时间尺度是否可比的同步辐射冷却时间尺度或没有。我们表明，我们的模型提供了一个很好的拟合观测到的演变MKN 421的光谱指数在1994年的耀斑。
2000-05-24 astro-ph
Particle Acceleration, Magnetic Field Generation, and Emission in Relativistic Shocks
激波加速是天体物理等离子体中普遍存在的现象。等离子体波及其相关的不稳定性（例如，Buneman，Weibel和其他双流不稳定性）在无碰撞冲击中产生，负责粒子（电子，正电子和离子）加速。利用三维相对论电磁粒子（REMP）程序，研究了相对论性喷流前沿传播到环境等离子体中的粒子加速。我们发现，在没有环境和适度的环境磁场的结果有很小的差异。模拟结果表明，在无碰撞冲击波阵面中产生的韦伯不稳定性加速了射流和周围的粒子垂直和平行于射流传播方向。由韦伯不稳定性产生的小尺度磁场结构适合于从偏转电子（正电子）产生“抖动”辐射，而不是同步辐射。小尺度磁场结构产生的抖动辐射对于理解伽马射线暴或其他包含相对论喷流和相对论无碰撞激波的天体物理源中观测到的复杂时间结构和光谱演化可能是重要的。
2005-01-04 astro-ph
Particle Acceleration and Radiation associated with Magnetic Field Generation from Relativistic Collisionless Shocks
激波加速是天体物理等离子体中普遍存在的现象。等离子体波及其相关的不稳定性（例如，Buneman不稳定性、双流不稳定性和Weibel不稳定性）是粒子（电子、正电子和离子）加速的原因。利用三维相对论电磁粒子（REMP）程序，研究了在有和无初始磁场的环境等离子体中传播的相对论性喷流前沿的粒子加速。我们发现，在没有环境和弱环境磁场之间的结果只有很小的差异。模拟结果表明，在无碰撞冲击波阵面中产生的韦伯不稳定性加速了垂直和平行于射流传播方向的粒子。模拟结果表明，这种不稳定性是负责产生和放大高度不均匀，小尺度磁场，这有助于电子的横向偏转后面的射流头。来自偏转电子的"抖动“辐射与在均匀磁场中计算的同步辐射具有不同的性质。这种抖动辐射对于理解伽马射线暴、相对论喷流和超新星遗迹中复杂的时间演化和/或光谱结构可能是重要的。
2003-12-03 astro-ph
Jet dynamics in black hole physics: acceleration during subparsec collimation
我们研究的过程中发生的粒子加速旋转的黑洞作为一个机制的一部分，形成银河系的喷流在第一秒差距内从中央源，引力应该是占主导地位。当粒子流的轨道参数由于局部电磁场或压力梯度而略有变化时，我们发现粒子流获得的洛伦兹因子是距离的函数。
1999-12-20 astro-ph gr-qc
Proton acceleration beyond 100 EeV by an oblique shock wave in the jet of 3C 273
我们估计了在明亮的类星体3C273中喷注的结点A1处被激波扩散加速的质子的最高能量。参考最近的甚长基线干涉测量（VLBI）的偏振测量，我们考虑了激波在磁场线上的传播，即斜激波的位形。对于较大的场线倾角，粒子反射在冲击波阵面的影响更加明显，显着提高加速效率。在一个参数域中，为了安全地将质子加速到100 EeV（10^20 eV）以上的能量，准垂直激波是必需的，这反映了可能的能量限制。
2004-08-05 astro-ph hep-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
Tidal Acceleration of Ultrarelativistic Particles
我们研究了引力坍缩系统中自由相对论粒子相对于周围介质的运动。如果相对速度超过c/sqrt（2）给出的临界值，引力潮汐效应就会表现出与牛顿理论预期相反的新特征。特别是，沿旋转轴自由向外移动的超相对论射流团相对于周围介质强烈减速，而超相对论粒子在垂直于射流轴的方向上强烈加速。简要地提到了微类星体喷流的这些广义相对论直接结果的意义和高能宇宙射线的起源。
2005-06-02 astro-ph gr-qc
