Stability of Relativistic Jets from Rotating, Accreting Black Holes via Fully Three-Dimensional Magnetohydrodynamic Simulations
旋转的磁化致密物体及其吸积盘可以产生强大的环形磁场，驱动高度磁化的等离子体进入相对论喷流。然而，值得关注的是，射流中的强环向场对于非轴对称螺旋扭结（螺旋）$m=1$模式应该是高度不稳定的，从而导致快速破坏。此外，最近的关注是，由于非偶极磁场的吸积，射流形成过程本身可能是不稳定的。我们描述了大规模的全三维全球广义相对论磁流体动力学模拟的快速旋转，吸积黑洞产生的喷流。我们研究的稳定性，因为它传播的射流和稳定性的射流形成过程中吸积的偶极和四极场。对于我们的偶极模型，尽管强大的非轴对称盘湍流，射流达到洛伦兹因子的$Γ\sim 10$与开放的半角$θ_j\sim 5^\circ$在$10^3$引力半径没有显着的中断或耗散，只有温和的子结构为主的$m=1$模式。相反，我们的四极模型不产生一个稳定的相对论（$Γ\gtrsim 3$）喷流，由于不稳定的极场引起的极区的质量负荷。因此，相对论性喷流如果产生的话，大致上是稳定的结构，并且可以达到具有强磁场的外部冲击。我们讨论的天体物理意义的吸积磁几何形状发挥这样一个重要的作用，在相对论性喷流的形成，我们概述了未来的工作途径。
2009-01-16 astro-ph
Two-flow magnetohydrodynamical jets around young stellar objects
我们提出了有史以来第一次模拟的非理想磁流体动力学（MHD）恒星风与磁盘驱动的喷气机的电阻和粘性吸积盘自洽描述。用VAC程序对跨磁声准直磁流体外流进行了数值研究。我们的模拟表明，由于热压力和洛伦兹力的作用，中心物体热日冕的内部流出被加速。在我们的框架中，热加速是由湍流耗散的磁能产生的加热来维持的。相反，从阻力吸积盘发射的外流主要由磁离心力加速。我们还表明，当一个密集的内部恒星风发生时，所产生的磁盘驱动的喷流有不同的结构，即磁结构的极向磁场线更倾斜，因为恒星风造成的压力。这种修改导致在盘驱动射流和更大的径向延伸，这是在更好的协议，除了是更一致的观察到的质量喷射率增强。
2007-06-22 astro-ph
Stationary models of relativistic magnetohydrodynamic jets
高度相对论性的喷流很可能是由强磁场驱动的，并从围绕中心黑洞的吸积盘发射。本文回顾了我们最近在二维磁场结构和相对论性准直喷流动力学方面的一些结果。应用平稳性假设使我们能够计算相关的MHD方程的整体解。我们讨论的Grad-Shafranov方程的解决方案，在广义相对论的背景下，适用于克尔几何的3+1形式主义。这些解决方案从内部光表面周围的克尔黑洞的渐近制度的圆柱准直射流具有有限的半径。在进一步的步骤中，我们包括场线的足点的差分旋转。从广义相对论MHD风方程出发，研究了准直喷流的动力学特性，特别是Kerr度规对加速的影响。温度和密度遵循幂律。有在手的相对论MHD喷流解决方案，我们计算的热光学薄X射线谱的最热的喷流的一部分。考虑了多普勒频移和增强。对于微类星体，我们得到喷流X射线光度为10^33 erg/s。铁发射线清晰可见。
2002-11-11 astro-ph
3D Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Magnetized Spine-Sheath Relativistic Jets
对弱磁化和强磁化的相对论性喷流分别嵌入弱磁化和强磁化的稳定或弱相对论性（v = c/2）鞘层中进行了数值模拟。平行于流动的磁场被用于这些模拟中，这些模拟由新的GRMHD数值代码RAISHIN在其RMHD配置中使用。在数值模拟中，洛伦兹因子$γ= 2.5$射流被旋进以打破初始平衡位形。在模拟中，声速在弱磁化模拟中为$\lesssim c/\sqrt 3$，在强磁化模拟中为$\lesssim 0.3c$。在弱磁化模拟中，Alfven波速为$\lesssim 0.07c$，在强磁化模拟中为$\lesssim 0.56c$。数值模拟的结果进行了比较，从正常模式分析的线性化相对论磁流体动力学（RMHD）方程能够描述一个均匀的轴向磁化的圆柱形相对论性喷流嵌入在一个均匀的轴向磁化相对论运动鞘的理论预测。理论色散关系允许调查的影响与最大可能的声速，阿尔芬波的速度接近光速和相对论鞘速度。数值模拟结果验证了预测的弱磁化系统的稳定性增加，导致从c/2鞘层速度和稳定的强磁化系统导致从c/2鞘层速度。
2007-03-08 astro-ph
3-D SPH Simulations of Radiatively Cooling Magnetized Jets
在这项工作中，我们总结了三维光滑粒子磁流体动力学数值模拟的超磁声，辐射冷却射流的结果。
1998-08-19 astro-ph
Two-component magnetohydrodynamical outflows around young stellar objects Interplay between stellar magnetospheric winds and disc-driven jets
我们提出了有史以来第一次模拟的非理想磁流体动力学（MHD）恒星磁层风与磁盘驱动的喷气机的电阻和粘性吸积盘自洽描述。这些创新的MHD模拟致力于研究恒星风（具有不同的喷射质量率）和嵌入恒星风的MHD盘驱动射流之间的相互作用。用VAC程序对跨磁声准直磁流体外流进行了数值研究。我们首先研究了发生在磁粘吸积盘中的各种角动量输运。然后，我们分析的修改引起的流出的两个组件之间的相互作用。我们的模拟表明，由于热压力和洛伦兹力的作用，中心天体的热日冕加速了内部外流。在我们的框架中，热加速是由湍流耗散的磁能产生的加热来维持的。相反，从电阻吸积盘发射的外流主要由磁离心力加速。{The模拟表明，在湍流充分发展的近均分薄磁化圆盘中，MHD圆盘驱动的流出比粘性效应更有效地提取角动量。我们还表明，当一个密集的内部恒星风发生时，所产生的磁盘驱动的射流具有不同的结构，即磁结构的极向磁场线更倾斜，因为恒星风造成的压力。这种修改导致在盘驱动的射流和更大的径向延伸，这是在更好的协议与观察，除了更一致的质量喷射率提高。
2006-08-31 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
Three Dimensional Magnetohydrodynamical Simulations of Core Collapse Supernova
我们对具有倾斜于自转轴的磁场的核心坍缩超新星进行了三维磁流体动力学模拟。模拟采用了一个简单的经验状态方程，其中简并气体的压力近似为分段多面体为简单。为了简单起见，没有考虑中微子引起的能量损失。模拟从一个铁芯的动态崩溃阶段开始。在高密度气体的压力作用下，动力学坍缩在$ t $ = 189 ms时停止，形成原中子星（PNS）。在典型的模型中，PNS的演变约为40毫秒。当初始旋转是适度的快和初始磁场是适度的强，双极喷流发射从高层大气（$ r \sim 60 {\rm km} $）的PNS。喷流被加速到$ \sim 3 \times 10 ^4 $ km s $^{-1}$，这与足点处的逃逸速度相当。射流平行于初始旋转轴线。在喷射之前，磁场通过PNS的旋转而扭曲。扭曲的磁场形成环形多层膜，其中方位分量交替变化。磁性多层膜的形成是由于初始条件，其中磁场相对于旋转轴倾斜。喷流的能量仅微弱地依赖于假定的初始磁场。当初始磁场较弱时，PNS形成和喷流喷射之间的时滞较长。它还表明，时滞有关的阿尔文渡越时间。虽然在我们的模拟中，近球形的瞬发激波向外传播，但它是…
2008-05-07 astro-ph
Giant Chromospheric Anemone Jet Observed with Hinode and Comparison with Magnetohydrodynamic Simulations: Evidence of Propagating Alfven Waves and Magnetic Reconnection
2007年2月9日，日之出在太阳边缘发现了一个美丽的巨大喷流，其中有冷的和热的成分。日出SOT、XRT和TRACE 195卫星的同时观测表明，热喷流（5 × 10^6 K）和冷喷流（10^4 K）并排存在，热喷流先于相关的冷喷流（1-2分钟）。在光学（Ca IIH），EUV（195 A）和软X射线发射中观察到电流片状结构，表明磁重联发生在过渡区或上部色球层。还用Hinode SOT观察到Alfven波。这些沿着射流传播的速度为200公里/秒，振幅（横向速度）为5-15公里/秒，周期为200秒。我们进行了二维MHD模拟射流新兴的通量重联模型的基础上，通过扩展Yokoyama和柴田的模型。我们用更现实的初始条件（10^6 K日冕）扩展了模型，并将我们的模型与多波长观测进行了比较。模拟模型中日冕温度和密度的改善首次允许定量再现冷喷流和热喷流的结构和演化，支持磁重联模型。Alfven波的产生和传播也自洽地再现在模拟模型中。
2008-10-20 astro-ph
GRMHD/RMHD Simulations and Stability of Magnetized Spine-Sheath Relativistic Jets
一个新的广义相对论磁流体动力学（GRMHD）程序“RAISHIN”用于模拟具有几何薄Keplarian吸积盘的旋转和非旋转黑洞的喷流产生，发现喷流在旋转黑洞的情况下发展出脊鞘结构。脊鞘结构和强磁场显著地改变了Kelvin-Helmholtz（KH）速度剪切驱动的不稳定性。RAISHIN程序在其相对论磁流体动力学（RMHD）组态中被用来研究强磁场和弱相对论鞘层运动（c/2）对相对论洛伦兹因子等于2.5的喷流脊鞘层相互作用的KH不稳定性的影响。在模拟中，声速高达c/1.7和阿尔芬波速度高达0.56 c被认为是。数值模拟结果进行了比较，从一个新的正常模式分析的RMHD方程的理论预测。发现c/2鞘层速度引起的弱磁化系统的稳定性增加和c/2鞘层速度引起的强磁化系统的稳定。
2007-06-13 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
Stationary accretion disks launching super fast-magnetosonic MHD jets
我们提出了自相似模型的电阻粘性开普勒磁盘驱动非相对论磁流体动力学（MHD）射流成为超快磁声。我们表明，为了获得这样的解决方案，热压力必须是一个相当大的分数的极向磁压力在阿尔芬表面。这些稳定的解决方案，经历了一个reclimation冲击因果断开的驱动引擎，占结构与高温等离子体在亚Alfvenic区域。我们认为，只有非定常流出的几个磁盘动力学时间尺度的典型时间尺度可以产生，如果不满足适当的压力条件。
2003-12-05 astro-ph
Magnetohydrodynamic Model of Equatorial Plasma Torus in Planetary Nebulae
行星状星云中的一些基本结构被模拟为具有径向流动的自组织磁流体动力学（MHD）等离子体组态。这些配置所描述的时间自相似动力学，其中每个物理变量的空间和时间依赖性是在可分离的形式。在中心质量为$M$的恒星引力场作用下，求解了轴对称环形MHD等离子体位形。在方位角磁场作用下，该自相似MHD模型提供了一种具有嵌套和闭合环形磁场线的轴对称环面形式的赤道结构。在没有方位磁场的情况下，这个公式模拟了双极行星状星云的基本特征。演化函数描述了系统的时间演化，具有分别由负和正能量密度常数$H$控制的有界和无界演化轨道。
2008-03-04 astro-ph
General Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Jet Formation with a Thin Keplerian Disk
我们已经进行了几个模拟的黑洞系统（非旋转，黑洞自旋参数a=0.0和快速旋转，a=0.95）与几何薄开普勒磁盘使用新开发的RAISHIN代码。模拟结果表明，射流的形成是由洛伦兹力和气体压力梯度驱动的。喷流具有适度的相对论速度（\sim 0.4 c）。吸积盘不断提供物质，喷流向外传播，直到每个适用的终端模拟时间（非旋转：t/τ_S = 275，旋转：t/τ_S = 200，τ_S \equiv r_S/c）。看来，旋转的黑洞创造了一个额外的，更快的，更准直的物质主导的内部流出（\sim 0.5 c）形成和加速的扭曲磁场产生的框架拖动在黑洞能层。这是第一个已知的模拟确认形成的内部磁驱动，物质占主导地位的喷流的框架拖曳效应，从一个黑洞共同旋转的薄开普勒磁盘线程的垂直磁场。这一结果表明，喷流的运动学结构取决于黑洞的旋转和初始磁场的配置和强度。
2006-11-03 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
Initial magnetic field configurations for 3-dimensional simulations of astrophysical jets
我们解决，并提供分析表达式，为当前的无磁配置的背景下，在初始设置的三维模拟的天体物理射流涉及一个吸积盘电晕在流体静力平衡的中心物体周围。这些穿过吸积盘和日冕的构型保持了初始的流体静力学状态。这项工作为未来的三维射流模拟（包括磁盘旋转和质量负载）奠定了基础，可以研究发射，加速和准直机制。
2001-10-03 astro-ph
The Influence of Helical Magnetic Fields in the Dynamics and Emission of Relativistic Jets
我们提出了相对论磁流体动力学和发射的数值模拟，旨在研究活动星系核中的相对论喷流的动力学和发射的磁场所发挥的作用。我们把我们的分析集中在研究的排放从平流层冲击，因为它们可以提供一个解释看到在秒差距尺度在多个来源的固定组件。我们发现，与重新校准冲击相关的结的相对亮度随着射流磁化强度的增加而降低，这表明呈现固定组件的射流可能具有相对较弱的磁化强度，磁场为均分或低于均分的量级。
2008-02-26 astro-ph
MHD simulations of radiative jets from young stellar objects: Halpha emission
本文采用二维轴对称模拟方法研究了射流中的H $α$发射。我们比较从流体动力学（HD）模拟获得的排放与磁流体动力学（MHD）模拟。假设磁场仅存在于射流中，并且具有环形配置。模拟具有随时间变化的喷射速度和不同的初始磁场强度。结果表明，相对于HD的情况下，磁化的情况下，在H $α$发射沿射流的增加。发射的增加是由于在MHD情况下射流的更好的准直，以及激波速度的小幅增加。这些结果可能有重要的影响，从年轻的恒星物体的喷流观测的解释。
2005-12-07 astro-ph
Modeling the Large Scale Structures of Astrophysical Jets in the Magnetically Dominated Limit
我们提出了一种新的方法，可用于模拟天体物理喷流的大尺度行为和天体物理中的磁主导爆炸。我们描述了一种方法，用于建模注入的磁场和它们随后的演变在一个政权的自由能是磁性为主。注入的磁场及其相关的电流具有极向和环向分量，并且它们不是力自由的。利用三维理想磁流体动力学模拟研究了注入场的洛伦兹力驱动的动态膨胀。研究了磁场膨胀的一般行为、与背景介质的相互作用以及对各种参数的依赖性。
2006-04-21 astro-ph
Simulations of Jets Driven by Black Hole Rotation
黑洞喷射流的起源还不清楚，但有两种可能的能量来源，吸积盘或旋转的黑洞。磁流体动力学模拟显示，一个定义明确的喷流从黑洞中提取能量。如果黑洞附近的等离子体被大尺度的磁通量穿过，它将相对于渐近无穷大旋转，产生大的磁应力。这些应力以相对论性喷流的形式释放，代价是黑洞的旋转能量。在模拟中的射流启动的物理描述的黑洞重力流体磁理论。
2004-08-20 astro-ph
Effect of Expansion and Magnetic Field Configuration on Mass Entrainment of Jets
本文研究了超磁声圆柱射流和膨胀射流中射流和夹带质量的增长。夹带质量在空间上的增长分为三个阶段：从一个最初的缓慢的空间速率到一个较快的速率，最后在一个平坦的速率。这些阶段大致与模拟的射电强度图中的类似膨胀率相吻合，并且似乎也与线性、非线性和饱和状态下的开尔文-亥姆霍兹不稳定性的增长有关。在超磁声圆柱形射流中，我们发现具有嵌入的主要是环形磁场的射流比具有主要是轴向磁场的射流更稳定。此外，压力匹配的膨胀射流更稳定，夹带更少的质量比具有相同的入口条件的圆柱形射流。
1999-09-03 astro-ph
Turbulent Magnetohydrodynamic Jet Collimation and Thermal Driving
我们已经论证了吸积盘中的磁流体动力学（MHD）湍流会自然地产生环向应力，并且在几何厚度的流动中，这些应力可以驱动和准直流出。我们基于这个论点的一个类比的湍流MHD流体的粘弹性流体，其中方位角剪切流产生环向应力，导致各种流动现象，包括韦森伯格效应，其中一个流体爬上旋转杆。韦森伯格效应和天体物理学喷流之间更重要的区别之一是能量的来源。在我们之前的分析中，我们只考虑了由于中心物体上的自旋下降扭矩而产生的功率，因此发现我们只能在中心物体最大限度地旋转时驱动外流。在这里，我们考虑到能量是由吸积物质释放，并描述了一个方案，在该方案中，这种能量耦合到流出，以创建一个热力学引擎。
2003-12-21 astro-ph
On the Internal Structure of Relativistic Jets
建立了浸没在外部均匀磁场中的圆柱形射流的磁流体动力学模型。它示出，在力自由的情况下，总电流内的射流可以为零。粒子能量学和磁场结构是以自洽的方式确定的;所有的射流参数取决于外部介质中的物理条件。特别是，我们表明，一个区域与亚音速流可以存在于中心射流区域。在实际的相对论喷流中，只有当磁化参数$σ>10^6$足够大时，大部分能量才通过电磁场传递。我们还表明，在一般情况下，众所周知的解决方案与中央核心，$B_z = B_0/(1+\varpi^2/\varpi_c^2)$，不能实现在存在外部介质。
2000-06-09 astro-ph
Magnetically driven superluminal motion from rotating black holes
我们研究了磁驱动的超光速喷流起源于旋转的黑洞。数值求解了沿准直磁通量表面的稳态、广义相对论磁流体风方程。特别是，我们将我们的结果应用到银河系超光速源GRS 1915+105和GRO 1655-40。我们的研究结果表明，超过0.9 c的观测速度一般可以实现磁流体动力学加速。沿磁场的速度分布具有饱和剖面。此外，我们发现，高度相对论的速度也可以达到射流不出现从一个区域靠近黑洞，如果流动磁化足够大。等离子体温度从喷流底部的约10**10 K迅速降低到距源5000重力半径处的约10**6 K。温度和质量密度随半径呈幂律分布。
2001-01-22 astro-ph
Formation of relativistic MHD jets: stationary state solutions & numerical simulations
讨论了相对论磁流体动力学（MHD）射流形成模型的数值结果。我们首先回顾了相对论性磁流体喷流的准直和加速过程的定态解的一些例子。我们提供了一个后验检查的MHD条件下，在高度磁化流，即比较颗粒密度Goldreich-Julian密度。使用从MHD模型计算的射流动力学参数，我们显示的休息帧的热X射线谱的射流，从中我们得到的整体频谱，考虑到多普勒助推和多普勒频移的变化沿流出的发射线。最后，我们提出了初步的相对论MHD模拟射流形成的结果表明，一个低速（0.01c）盘风加速到一个准直的高速（0.8c）。
2008-11-20 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
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
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
MHD Models of Axisymmetric Protostellar Jets
我们提出了一系列的轴对称的时间相关的磁流体动力学（MHD）模拟的冷却，过密的射流，与年轻的恒星物体的流出的属性的动机的传播的结果。各种各样的初始场强和配置进行了探讨稳定和随时间变化（脉冲）射流。在预冲击射流束中，即使是强度B < 60微G的明显弱的磁场也可以对动力学产生显著影响，例如通过改变由冷却气体形成的薄壳的密度、宽度和碎裂。线性分析预测，轴对称捏模式的MHD开尔文-亥姆霍兹不稳定性应该只增长缓慢的高度supermagnetosonic射流研究在这里，我们没有发现他们在我们的模拟证据。我们的一些模型出现不稳定的电流驱动的箍缩模式，但由此产生的压力和密度的变化在射流束中引起的并不大，使这种机制不太可能在射流束中的发射结的来源。在脉冲射流的情况下，径向环向应力将脉冲中的冲击射流材料限制在轴上，导致与纯流体动力学模型相比脉冲中的密度更高。
2000-03-08 astro-ph
Resistive jet simulations extending radially self-similar magnetohydrodynamic models
具有自相似初始和边界条件的数值模拟提供了射流动力学的理论和数值研究之间的联系。我们对Blandford & Payne类型的广义解进行轴对称电阻磁流体动力学（MHD）模拟，并将其与相应的分析和数值理想MHD解进行比较。我们解开的数值和物理扩散的影响。后者可能发生在吸积盘上方的外流中，通过MHD湍流（异常湍流扩散率）或部分电离流中的双极扩散从底层盘转移到盘冠中。我们的结论是，虽然经典的磁雷诺数$R_{\rm m}$措施的重要性，电阻效应的感应方程，一个新引入的数字，$\rbeta=(β/2)R_{\rm m}$与$β$的等离子体β，措施的重要性，电阻效应的能量方程。因此，在带有$β<2$的磁化射流中，当$\rbeta \la 1$时，电阻效应是不可忽略的，并且主要影响能量方程。所提出的模拟确实表明，对于对应于$\rbeta \ga 1$的磁扩散率的范围内的流动仍然接近理想的MHD自相似的解决方案。
2008-06-20 astro-ph
3-D Simulations of Ergospheric Disk Driven Poynting Jets
这封信报告的3维模拟克尔黑洞磁层，服从广义相对论方程的完美磁流体动力学（MHD）。特别是，我们研究了强大的坡印廷通量占主导地位的射流，驱动致密气体在赤道平面的能层。其物理性质以前曾在一个超球面盘的简化极限中研究过。对于高自旋黑洞，$a/M > 0.95$，能层盘是突出的3-D模拟，并负责大大增强坡印廷通量发射。任何大规模的极向磁通量，被困在赤道地区导致一个巨大的电磁能量释放，相形见绌的喷流能量所产生的磁通量穿过事件视界。这意味着穿过能层赤道面的磁通量可能是强大的FRII类星体的中央引擎的先决条件。
2007-04-05 astro-ph
Dynamics and Structure of Three-Dimensional Trans-Alfvenic Jets. II. The Effect of Density and Winds
对强磁化锥形射流进行了两种三维磁流体动力学模拟，一种是极向磁场，另一种是螺旋磁场。在极向模拟中，磁化运动物质的显著鞘（风）发展并部分稳定了螺旋扭曲的射流。基本箍缩模式没有受到类似的影响，在极向模拟中产生了发射结。因此，被外流风包围的天体物理喷流可能会沿着由收缩引发的直线喷流发展出复杂的结构。在螺旋扭曲占主导地位的动力学，磁场方向沿视线可以组织的环形流场伴随螺旋扭曲。在天体物理喷流中，这种结构可能导致沿喷流相邻区域法拉第旋转方向的逆转。理论分析表明，两个模拟的不同的动力学行为可以完全理解为依赖于喷流和风之间的速度切变的结果，喷流和风之间的速度切变必须超过表面Alfven速度之前，喷流变得不稳定的螺旋和高阶模式的喷流畸变。
2002-05-22 astro-ph
Interaction of Jets with Galactic Winds
我们已经使用了矢量化和并行磁流体动力学代码NIRVANA的NEC SX-5和新的SX-6安装在并行模式下模拟的相互作用的喷流与银河风，可能是典型的恒星爆发的射电星系的早期宇宙。两个模拟，一个轴对称的和一个在3D显示，射流刺穿和破坏一个薄而致密的外壳所产生的预先安装的超级风。我们认为，在高红移的小射电星系可能会被吸收的蓝翼由于银河风壳，并可能在红翼由于冷却流。在较大的来源，射流茧将填补风腔和加速壳。瑞利-泰勒不稳定性将破坏壳层，并在整个区域散布密集的、可能形成恒星的碎片。
2004-08-16 astro-ph
Magnetohydrodynamic Simulations of Accretion Disks around a Weakly Magnetized Neutron Star in Strong Gravity
我们对弱磁化中子星周围的吸积盘进行了二维高分辨率磁流体动力学（MHD）模拟。利用Paczenski，B.，P. J. Witta（1980年）。当磁环连接中子星和吸积盘时，来自吸积盘或旋转的中子星的扭曲注入触发了磁环的膨胀。由于膨胀的磁环阻止了流向中子星的磁极的物质流入，盘状物质就聚集在磁层和盘状物质的边界上。在磁环中发生的磁重联创造了一个通道，盘物质可以沿着这个通道吸积并卸载磁层。这个过程产生准周期性变化的吸积流在最里面的区域的磁盘。我们发现了两种振荡。一种是由磁重联调节的磁层振荡。另一种是径向圆盘振荡。振荡的典型频率为100 Hz至2 kHz。此外，我们预测QPO源不可避免地伴随着X射线耀斑的磁重联和双极流出的热X射线发射等离子体类似的光学喷流在原恒星。
2001-04-17 astro-ph
Stability Properties of Strongly Magnetized Spine Sheath Relativistic Jets
推导了描述均匀轴向磁化相对论运动鞘层中均匀轴向磁化圆柱形相对论性喷流脊的线性化相对论磁流体动力学方程。在方程中保留了位移电流，这样就可以研究阿尔芬波在光速附近传播的影响。得到了简正模的色散关系。在低和高的频率限制的正常模式的解析解，并确定了一般的稳定性条件。一个trans-Alfvenic甚至超Alfvenic的相对论性喷流脊可以是稳定的速度剪切驱动的Kelvin-Helmholtz模式。在动力学和磁主导的制度下，获得了简正模最大增长的共振条件。色散关系的数值解验证了解析解，并用于研究高声速和阿尔芬速度的制度。
2007-04-12 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
Three-Dimensional Magnetohydrodynamical Accretion Flows into Black Holes
基于二维和三维的流体动力学模拟，在对流主导吸积流（ADAF）的背景下，吸积流中的外流和对流运动已经得到了广泛的讨论。然而，我们指出，如果不对盘磁场（粘性的一个主要来源）进行适当的处理，就永远不能得出关于外流和对流发生的一般的、确定的结论。通过对弱环形磁场作用下磁化吸积流的三维MHD数值模拟数据的分析，发现在黑洞附近存在大尺度的对流运动。相比之下，资金外流只是暂时发生的，在我们的模拟中并不是很重要。然而，如果有强大的垂直磁场，双极喷流的形成是不可避免的。有人声称，辐射可能是占主导地位的对流盘的最外层区域，因为向外的能量流的对流，然而，这不再是对流MHD流的情况下，因为吸积能量可以通过内部的磁重联释放。这种重连导致偶发的耀斑事件，从而产生大量的向外辐射的变化。
2000-09-01 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
Ultra-Relativistic Magneto-Hydro-Dynamic Jets in the context of Gamma Ray Bursts
本文对极端磁化条件下黑洞-圆盘系统中超相对论性磁流体动力学喷流的动力学和演化进行了详细的数值研究。我们发现，可以实现高达3000的洛伦兹因子，并通过修改后的米歇尔缩放（Gamma ~ sigma）推导出，该缩放允许流量洛伦兹因子发生很大变化。待污染引起的质量夹带，线性米歇尔缩放链接调制在超相对论风的质量吸积在磁盘中的变化，对于一个给定的磁化。射流由环形磁场渐进地支配，从而允许有效的准直。我们讨论我们的解决方案（射流）的背景下，伽马射线暴和描述的相关功能，如高变异性的洛伦兹因子和如何高的准直角（~ 0-5度），或圆柱形射流，可以实现。我们隔离的射流不稳定性机制，我们称之为“瓶颈”不稳定性，它基本上依赖于一个高的磁化和一个准直的磁通量表面。不稳定性发生在大半径，其中任何耗散的磁能到辐射将在原则上导致光学薄发射。
2003-12-03 astro-ph
The evolution of magnetic tower jets in the laboratory
实验室产生的磁射流的演变是通过三维，非理想的磁流体动力学模拟数字如下。实验的目的是研究一个纯粹的环形场与扩展的等离子体背景介质的相互作用。系统被观察到演变成一个结构组成的一个近似圆柱形的磁腔与嵌入磁约束射流在其轴上。超音速膨胀产生了一个上掠的冲击等离子体壳，它包围并部分限制了磁塔。电流最初沿着腔的壁和射流流动，但电流驱动的不稳定性的发展导致射流的中断和场和电流的重新排列。空腔的顶部破裂，一个良好准直的、辐射冷却的“clusified”射流从系统中出现。
2006-11-14 astro-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
Non-linear dynamics of Kelvin-Helmholtz unstable magnetized jets: three-dimensional effects
对可压缩磁流体力学中的Kelvin-Helmholtz不稳定性进行了数值研究。三维模拟考虑剪切流在一个圆柱形的射流配置，嵌入在一个均匀的磁场沿射流轴方向。在特定的极向和轴向模式数的线性扰动的增长表现出复杂的非线性耦合效应。在较高的模式数导致诱导二次开尔文-亥姆霍兹不稳定性的物理机制被确定。初始弱磁场在饱和之前和饱和期间在非线性动力学中成为局部主导。因此，它控制射流变形和最终破碎。结果是用通用平流程序[G.托斯，太空人。lett. Comm.34，245（1996）]，一个软件包，旨在解决一般系统的守恒定律。一个独立的计算相同的开尔文-亥姆霍兹不稳定的射流配置使用三维伪谱代码的耦合和激发事件的各种线性模式数提供了重要的见解。
1999-01-27 astro-ph
Spatial simulations of the Kelvin-Helmholtz instability in astrophysical jets
采用空间方法数值研究了磁化跨超声速射流的长期磁流体动力学稳定性。我们专注于二维线性不稳定的平板配置的射流是嵌入在一个流动对齐的均匀磁场的弱振幅。我们比较我们的结果与以前的研究使用时间的方法，其中纵向周期域。基于有限体积的通用平流程序（VAC）被用来解决理想的可压缩MHD方程组。我们遵循开尔文-亥姆霍兹模式的发展，驱动的白噪声扰动不断引入的喷气入口。在空间模拟与类似的时间的线性和早期的非线性演化的配置过程中没有观察到显着的差异。然而，在跨音速流的情况下，在我们的空间运行中发生了不同的长期情况。事实上，在大规模的流中断后，围绕射流核心的增强磁场的鞘层区域沿着整个流形成。这提供了一种部分稳定机制，导致在以后的时间内增强稳定性，这几乎与磁场的初始大小无关。这种机制的天体物理喷流的稳定性的影响进行了讨论。
2007-07-25 astro-ph
Special Relativistic Simulations of Magnetically-dominated Jets in Collapsing Massive Stars
我们进行了一系列的二维磁流体动力学核心坍缩模拟快速旋转和强磁化的大质量恒星。为了研究磁爆炸在较长时间内的后反弹演化特性，我们在狭义相对论的框架下发展了一个新的程序，包括一个现实的状态方程和一个多味中微子泄漏方案.我们的研究结果表明，在两种方式的磁占主导地位的射流的产生。一个是在核心反弹后立即启动，另一个是在瞬时冲击失速后$ \sim 100 $ ms启动。我们发现，激波复苏发生时，磁压力变得强大，由于场包裹，足以压倒冲压压力的吸积物质。发现磁激波复苏的临界环向磁场是喷流后$\sim 10^{15}\mathrm{G}$的普适场。我们指出，冲击波复苏前的时间差与爆炸能量有很强的相关性。我们的研究结果表明，磁优势射流伴随着磁星的形成。由于喷流具有温和的相对论性，我们推测它们可能是一些观测到的X射线闪光的起源。
2008-12-10 astro-ph
Theoretical thermal X-ray spectra of relativistic MHD jets
高度相对论性的喷流很可能是由强磁场驱动的，并从围绕中心黑洞的吸积盘发射。应用由磁流体力学（MHD）方程计算的喷流参数（速度、密度、温度），导出了能量范围为0.2-10.1 keV的沿喷流的热X射线发光度。在这里，我们集中在银河系微类星体发射高度相对论喷流的情况下。对于5个太阳质量的中心天体和10^{-8}个太阳质量/年的喷流质量流率，我们得到了喷流X射线光度L_x ~ 10^{33}尔格\sec。Fe XXV和Fe XXVI的发射线清晰可见。考虑了相对论效应，如多普勒频移和多普勒助推的不同倾斜的射流轴。由于所选择的MHD射流的几何形状，内部X射线发射部分尚未准直。因此，取决于视角，多普勒增强在总光谱中不起主要作用。
2002-04-04 astro-ph
