Relativistic MHD Simulations of Poynting Flux-Driven Jets
相对论性的磁化喷流在许多活动星系核（AGN）中被观测到传播到非常远的距离。我们利用三维相对论MHD（RMHD）模拟研究了Poynting通量驱动喷流在活动星系核中的传播。假设这些喷流已经从超大质量黑洞附近（$\sim 10^3$引力半径）发射。喷流注入的特征在于Li等人（2006）中描述的模型，我们跟踪这些喷流的传播到~秒差距尺度。我们发现，这些载流射流总是准直和温和的相对论性。当环形与极向磁通量注入的比率$α$较大时，射流受到非轴对称电流驱动不稳定性（CDI）的影响，这导致大量耗散和射流速度降低。然而，即使存在不稳定性，喷流也不会中断，并将继续传播到很远的距离。我们认为，相对较弱的影响，不稳定性是由于对流的不稳定性的性质和事实，即喷流磁场迅速演变的Alfvénic时间尺度。我们提出了详细的射流特性，并表明，远离射流发射区，大量的磁能已转化为动能和热能，产生一个射流磁化数$σ< 1$。此外，我们还研究了气体压力支持的“盘”周围的注射区域和定性相似的全球射流行为观察的影响。我们强调，射流准直，CDIs，以及随后的能量转换的载流射流的内在特征。
2013-12-02 astro-ph.HE
Relativistic Poynting-Flux Jets as Transmission Lines
最近的3C 303星系射电喷流的射电发射、偏振和法拉第旋转图表明，该喷流的一个结具有{ \it银河}尺度的电流，电流为$\sim 3\times 10^{18}$安培，沿喷流轴流动（Kronberg et al. 2011）。我们发展了相对论性坡印廷通量射流理论，该射流被建模为传输线，该传输线携带直流电流$I_0$，具有电势降$V_0$和确定的阻抗${\cal Z}_0 =90(u_z/c)Ω$，其中$u_z$是射流等离子体的体速度。射流中的电磁能流是${\cal Z}_0 I_0^2$。在3C 303中观察到的电流可用于计算该磁主导射流中的电磁能流。坡印廷通量喷流的扰动随时间变化，但不一定很小，可能是由穿透喷流的气体云触发的，由“电报员方程”描述，该方程预测扰动的传播速度和有效波阻抗${\cal Z}$。云对坡印廷喷流的扰动导致喷流中的局部耗散，这可以解释3C 303喷流结中同步辐射的增强，以及M87星系核喷流中明显静止的HST-1结中的同步辐射增强（Biretta et al. 1999）。
2012-02-28 astro-ph.HE
Launching of Poynting 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，这种磁场的作用是从吸积盘中磁性地提取角动量和能量。已经讨论了两个主要的制度，磁流体流出，这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，坡印亭流出，其中的质量通量是可以忽略不计的能量和角动量进行主要由电磁场。我们描述了最近的理论工作的形成相对论坡印亭射流从磁化吸积盘和新的相对论，全电磁，粒子在细胞模拟射流的形成从吸积盘。
2009-01-29 astro-ph.EP astro-ph.HE
The BOAT GRB 221009A: a Poynting-Flux-Dominated Narrow Jet Surrounded by a Matter-Dominated Structured Jet Wing
基于宽波段观测，提出GRB 221009A由坡印廷通量主导的窄喷流和物质主导的结构化喷流翼组成，构建解析模型分析激波辐射，并探讨双组分喷流构型的物理意义。
2024-01-03 astro-ph.HE
Inductive acceleration of ions in Poynting-flux dominated outflows
双流体（电子-正电子）等离子体模型表明，感应加速可以将坡印廷通量直接转换为旋转磁化中子星和黑洞驱动的相对论流中的体动能。在这里，我们通过添加离子流体来推广这种方法。解决方案中提出的所有粒子加速的流量扩大，具有可比的权力引导到每个等离子体组件。在离子主导的流中，根据Hillas的标准，每个物种达到极限刚度的距离明显短于轻子主导的流。这些解支持了新诞生的磁星和磁星是超高能宇宙射线潜在来源的假设。坡印廷磁通耗散的磁重联的竞争过程被证明是无效的低密度流中，传统定义的电子多重性满足$κ_{\rm e}\lesssim 10^5\left(4πL_{38}/Ω\right)^{1/4} /\textrm{Max}\left(η_{\rm ion}^{1/2},1\right)$，其中$L_{38}\times 10^{38}\textrm{erg s}^{-1}$是在一个立体角$Ω$的流所携带的功率，和$η_{\rm ion}$是在发射时的离子与轻子功率的比率。
2019-08-18 astro-ph.HE
SWIFT J164449.3+573451: a plunging event with the Poynting-flux dominated outflow
Swift J164449+573451是一个奇特的爆发，很可能是由一个巨大的黑洞对恒星的潮汐破坏提供动力。在潮汐破坏的情况下，我们表明，近星点的距离是相当小的破坏半径和外流应主要通过磁活动（例如，Blandford-Znajek过程），否则不能再现满足关系式$L_{X}\propto\dot{M}$的X射线余辉发射，其中$L_{X}$是X射线光度，$\dot{M}$是吸积率。我们还认为，$L_{X}\propto\dot{M}$可能存在于伽马射线暴的快速衰减阶段。
2012-10-19 astro-ph.HE
MultiPulse {\it Fermi} Gamma-Ray Bursts. I. Evidence of the Transition from Fireball to Poynting-flux-dominated Outflow
在伽马射线暴（GRB）中，喷流的成分是一个尚未解决的问题。以前的一些研究表明，伽玛暴的瞬发发射光谱很可能是由几个成分，可能产生于不同的喷流成分。在这里，我们提出了一个系统的分析，以寻找伽玛暴，似乎显示过渡从火球之间的坡印廷通量主导的外流以及分离脉冲在一个单一的爆发，如伽玛暴160626 B，使用伽马射线暴监测数据的\emph{Fermi}卫星。我们获得了43个具有明显多脉冲的伽玛暴，通过时间积分谱分析，发现其中有9个（21%）暴可能存在这种跃迁。然后，我们选择了进一步的四个突发与足够的质量的数据进行详细的时间分辨光谱分析，我们发现，在三个突发的热脉冲是一个前兆。此外，基于时间分辨光谱，我们约束这些热脉冲的外流性质，并发现它们与光球发射的典型性质一致。此外，较软的低能量光谱指数的后期脉冲是兼容的光学薄同步辐射模型。我们的分析表明，多脉冲{ \it Fermi}爆发的一个很好的分数可以获得从火球到坡印廷通量主导流出的转变。
2019-11-08 astro-ph.HE
The internal structure of overpressured, magnetized, relativistic jets
这项工作提出了第一个表征的内部结构的超压稳定的超快磁声相对论射流与其主导类型的能量。为此目的，相对论磁流体动力学模拟不同的射流模型通过螺旋磁场进行了分析，覆盖了磁声马赫数特定的内能平面的广泛区域。这个平面的优点是，模型占主导地位的不同类型的能量（内能：热喷流;静止质量的能量：动力学为主的喷流;磁能：坡印廷通量为主的喷流）占据分离的区域。所分析的模型也涵盖了广泛的磁化。由内能主导的模型（即，热模型，或坡印廷通量占主导地位的喷流，其磁化强度大于但接近于1），具有丰富的内部结构，其特征在于一系列准静态激波，并呈现出流动洛伦兹因子（和内能密度）的最大变化。相反，在动力学主导的模型中，没有太多的内能或磁能被转换为动能，并且喷流没有特征，流动洛伦兹因子变化很小。穿过射流的显著环形磁场的存在在内能密度的横向分布中产生大的梯度。具有高磁化强度（>10）的坡印廷通量主导模型在磁箍缩模式下容易不稳定，这限制了秒差距尺度活动星系核喷流的预期磁化强度{和/或限制了它们的磁场配置}。
2016-09-12 astro-ph.HE
The effect of Compton drag on the dynamics of dissipative Poynting dominated flows: Implications for the unification of radio loud AGN
本文研究了在辐射阻力作用下，耗散坡印廷主导流的动力学行为。辐射阻力是由相对论电子在重联电流片中加速对周围光子的康普顿散射引起的。据发现，在该磁能被转换为辐射的效率被限制到$ε_c=3l_{dis}\,σ_0/4(σ_0+1)$的最大值，其中$σ_0$是初始磁化的流和$l_{dis}\le1$的分数的初始坡印亭通量，可以消散。渐近洛伦兹因子满足$Γ_\infty\geΓ_0(1+l_{dis}\,σ_0/4)$，其中$Γ_0$是初始洛伦兹因子。在冷却时间短于局部耗散时间的情况下接近该极限。如果辐射损失主要由同步加速器和SSC排放量决定，则预计辐射效率会稍小。有人建议，在某些条件下，磁场耗散可能会发生在两个不同的阶段：在小尺度上，不对称的磁场，平流进入极地地区，并拖出来的外流消散到一个更稳定的配置。耗散的能量主要以伽马射线的形式释放。在更大的尺度上，流出物遇到平坦的密度分布介质并重新准直。这导致进一步的耗散和摆动的射流头的扭结不稳定性，最近在三维MHD模拟中发现。在最近提出的一个模型的框架内解释的二分法的射电大声AGN，这种情况下可以解释的统一的γ射线耀变体与FRI和FRII的无线电源。
2016-01-15 astro-ph.HE
Nonaxisymmetric Poynting Jets
从未对准的黑洞-吸积盘系统中产生的相对论性等离子喷流将不是轴对称的。在这里，我们分析非轴对称的，固定的，平移不变的喷流在无力近似场能量占主导地位的粒子能量。我们推导出一个流方程，这些配置涉及的通量函数$ψ$的横向磁场，沿射流的磁力线的线速度$v(ψ)$，和纵向磁场$B_z(ψ)$。当采用$|v|=1$时，方程组可以完全求解，而当采用$|v|<1$时，问题可以通过“场线相关升压”简化为纯磁情况$v=0$。我们还发现了一个大类的非轴对称的解决方案，任意依赖于纵向延迟时间。这些的一个子类构成了一种新型的射流，其具有消失的电磁压力$\tfrac{1}{2}(B^2-E^2)$，并且不需要外部压力来约束。我们证明了当$B^2>E^2$ .最后，我们写下具体的解决方案，近似的数值结果的非轴对称喷流产生的旋转黑洞在外部，错位磁场。
2015-07-29 astro-ph.HE gr-qc
Particle acceleration by relativistic magnetic reconnection driven by kink instability turbulence in Poynting flux dominated jets
磁化相对论性喷流中的粒子加速仍然困扰着理论家，特别是当人们试图解释在blazar喷流或伽马射线暴中观察到的高度可变的发射时，这给当前的模型带来了严重的限制。在这项工作中，我们研究了粒子的加速注入到三维相对论磁流体射流受到电流驱动扭结不稳定性（CDKI），驱动湍流和快速磁重联。测试质子注入在几乎静止的射流快照，经历指数加速到最大能量。对于$B \sim 0.1$ G的背景磁场，该饱和能量为$\sim 10^{16}$ eV，而对于$B \sim 10$ G，其为$\sim 10^{18}$ eV。模拟还揭示了加速粒子与快速重联区域的明确关联。在射流中CDKI的非线性增长发展的早期阶段，当仍然没有快速重联的位点时，注入的粒子也被有效地加速，但是通过摆动的射流脊柱中的磁曲率漂移。然而，它们必须以远大于粒子在重联点加速所需的初始能量注入。最后，我们还从模拟中获得了由于重连而引起的加速时间，该加速时间对粒子能量$E$，$t_A \propto E^{0.1}$具有弱依赖性。加速粒子的能谱在加速开始时发展出一个高能量尾，其幂律指数为$p \sim$ -1.2，与早期的工作一致。我们的研究结果提供了一个适当的多维框架，探索这一过程中的实际系统，并解释其复杂的发射模式，特别是在非常高的能带和相关的中微子发射最近在一些耀变体中检测到。
2020-12-27 astro-ph.HE
Asymptotic theory of relativistic, magnetized jets
本文研究了相对论性热强磁化喷流在离源较远距离处的结构。导出了描述外部约束射流的准直和加速的渐近方程。找到了将热能转化为流体动能或坡印亭通量的条件。给出了射流准直角和洛伦兹因子的简单换算。
2010-12-12 astro-ph.HE
Identifying the poynting-flux-dominated outflow of Fermi GRBs with non-thermal spectrum and its energy-resolved light curve fitting
Guangxi Key Laboratory for Relativistic Astrophysics, School of Physical Science and Technology, Guangxi University（广西大学物理科学与技术学院相对论天体物理重点实验室）；Institute of Astrophysics, Chuxiong Normal University（楚雄师范学院天体物理研究所）
本文通过分析GRB喷流的光谱和光变曲线，发现高磁化因子的喷流可能由普朗克通量主导，并通过能量分辨光变曲线拟合验证了脉冲宽度与能量的相关性。
2026-01-08 astro-ph.HE
Jets with Streaks: the Global Dynamics and Structure of Striped Poynting flux dominated Jets
JILA, University of Colorado and National Institute of Standards and Technology（科罗拉多大学JILA与美国国家标准与技术研究院）；Department of Astrophysical and Planetary Sciences, University of Colorado（科罗拉多大学天体物理与行星科学系）；The Raymond and Beverly Sackler School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University（特拉维夫大学雷蒙德和贝弗利萨克勒物理与天文学学院）；Center for Integrated Plasma Studies, Physics Department, University of Colorado（科罗拉多大学物理系综合等离子体研究中心）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（平顿研究所计算天体物理学中心）
通过首次GRMHD模拟揭示条带化喷流从发射到耗散的全局演化，发现迷你喷流电磁加速与电流片形成机制，耗散率可达坡印廷功率的数十%，可解释BL Lac耀变体超光速特征。
2026-10-06 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Transition from Fireball to Poynting-flux-dominated Outflow in Three-Episode GRB 160625B
在伽马射线暴（GRB）物理中，喷出物的成分是一个悬而未决的问题。在时间分辨光谱分析中，一些伽玛暴具有准热谱成分，表明其起源于热火球。另一些则显示出一个无特征的非热光谱，称为“带”函数，与同步辐射的起源一致，并表明喷流在中央发动机处是坡印廷通量主导的，很可能也在发射区。也有爆发，显示一个次主导的热分量和一个主导的同步加速器组件建议可能的混合喷流成分。在这里，我们报告了一个非常明亮的伽玛暴160625 B，同时观察到的伽玛射线和光学波长，其即时发射由三个孤立的事件分开长的静止间隔，与每个“子突发”的持续时间分别为$\sim$ 0.8秒，35秒，和212秒，分别。它的高亮度（具有各向同性的峰值光度L $_{\rm p, iso}\sim 4\times 10^{53}$ erg/s）使我们能够在每个事件中进行详细的时间分辨光谱分析，从前兆到主爆发和扩展发射。前两个子爆发的光谱特性是明显不同的，使我们能够观察到从热辐射到非热辐射之间的过渡以及分离的发射事件在一个单一的伽玛射线暴。这样的转变是一个明确的指示射流成分的变化，从火球到坡印廷通量占主导地位的射流。
2017-10-02 astro-ph.HE
Fast magnetic reconnection structures in Poynting-flux dominated jets
黑洞中普遍存在的相对论性喷流现象在高能和甚高能天体物理中起着重要作用。特别是，观测表明，耀变体显示VHE发射的时间变化从天（在GeV波段）到分钟（在TeV波段），这意味着非常紧凑的发射区域。能够解释这种发射的粒子加速过程的真正机制仍然存在争议，但磁重联最近被认为是一个很有潜力的候选者，在某些情况下，是唯一可能的。在这项工作中，我们提出了三维特殊相对论磁流体动力学模拟的结果，沿相对论性喷流的电流驱动的扭结不稳定性引起的湍流驱动的重联事件的发展。我们已经进行了系统的识别系统中的所有重联区域，其局部磁场拓扑结构的特征和量化的重联率。我们得到的平均率$0.051\pm0.026$（单位阿尔文速度），这是可比的预测的理论的连续性诱导的快速重联。详细的统计分析还表明，快速重联事件遵循对数正态分布，这是其湍流起源的标志。为了探索我们的方法的鲁棒性，我们已经将我们的结果应用到blazar Mrk 421。从磁重联事件的综合功率建立一个合成的光变曲线，我们从功率谱密度分析评估的时间变化，获得了很好的协议，在GeV波段的观测。这表明，由扭折不稳定性驱动的湍流快速磁重联可能是耀变体中观测到的高能发射变率现象背后的一个过程。
2021-03-25 astro-ph.HE
Evidence of an initially magnetically dominated outflow in GRB 080916C
伽马射线暴（GRB）喷出物的成分至今仍是一个谜。标准模型调用了一个最初由重子物质组成的热“火球”。本文分析了Fermi卫星探测到的GRB 080916 C的宽带谱。所有五个时期的无特征带谱以及在这次爆发中探测到的>~10 GeV光子对瞬发发射半径（通常>~ 10^{15} cm）产生了强烈的约束，与发射过程的细节无关。没有检测到重子模型预测的热分量，这强烈表明流出能量的很大一部分最初不是以“火球”的形式，而是很可能以重子物质夹带的坡印廷通量的形式。如果玻印廷通量不直接转换为光球层以下的动能，那么在光球层半径处玻印廷通量与重子通量之比至少为~（15-20）。
2009-07-11 astro-ph.HE
On the collimation properties of jets with finite Poynting flux launched from Keplerian accretion discs
University of Cambridge（剑桥大学）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，天体物理学与行星学研究所）；INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino（意大利国家天体物理研究所都灵天文台）
研究了磁化凯普勒吸积盘喷流的聚焦机制，发现自相似性并非必要，喷流在远距离产生稳定的再聚焦激波，影响喷流形状和加速效率。
2026-03-29 astro-ph.HE astro-ph.SR
Kink Instability of Force-Free Jets: a Parameter Space Study
在相对论喷流的磁加速范例中，关键点之一是确定一个可行的机制，将坡印亭通量转换为超过均分的等离子体的动能。一个有希望的候选者是扭结不稳定性，它通过螺旋扰动变形的喷流体。由于真实射流的详细结构是未知的，我们探索了一个大家庭的圆柱形，无力平衡得到强大的结论。我们发现不稳定性的增长率主要取决于两个参数：（i）极向磁场的梯度;（ii）扰动的洛伦兹因子，它与等离子体的速度密切相关。我们提供了一个简单的拟合公式的不稳定性的增长率。作为一个尝试性的应用，我们使用我们的结果来解释在附近的活动星系M87喷流的动力学。我们发现，扭结不稳定性成为非线性的距离，从中央黑洞可比的喷气停止加速。因此（至少对于这个物体），射流的扭结不稳定性是驱动从坡印廷主导流到动能主导流的过渡的一个很好的候选者。
2017-03-30 astro-ph.HE
Evolution of the Relativistic Plasmoid-Chain in the Poynting-Dominated Plasma
本文研究了坡印廷支配等离子体中类等离子体链的演化。采用相对论电阻磁流体动力学近似，模拟了具有冷背景等离子体的相对论电流片，并数值求解了其时间演化。我们使用不同的磁化参数的背景等离子体和不同的Lundquist数进行各种计算。数值结果表明，最初诱导的等离子体团触发二次撕裂不稳定性，这逐渐填充电流片与等离子体团，也已观察到在非相对论的情况下。我们发现等离子体团链大大提高了重联率，这成为独立的伦德奎斯特数，当这超过一个临界值。此外，我们发现等离子体团的大小分布成为一个幂律。由于磁重联在各种高能天体物理现象中起着重要作用，我们的结果可以用来解释这些现象的物理机制。
2013-07-22 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
The Jet Composition of GRB 230307A: Poynting-Flux-Dominated Outflow?
本文通过两种独立方法研究GRB 230307A的喷流成分，发现其高磁化参数和高辐射效率支持坡印廷能流主导的ICMART模型，并讨论了其源于致密星并合的可能统一图像。
2024-01-13 astro-ph.HE hep-ph
External Confinement and Surface Modes in Magnetised Force-Free Jets
在天体物理喷流的磁发射范例中，MHD流中的不稳定性是将坡印廷通量转换为等离子体的动能的良好候选者。如果磁化的等离子体几乎充满整个空间，喷流就不稳定，因为它的螺旋扰动。然而，当磁场的极向分量具有消失的梯度时，这些模式的增长率被抑制，这可能是现实配置的实际情况。在这里，我们表明，如果磁化等离子体被限制到一个有限的区域由一些外部介质的压力，在接触表面的速度剪切激发不稳定的模式，可以影响一个显着的部分射流的身体。我们发现，当射流的洛伦兹因子为$Γ\sim10$（$Γ\sim 100$）时，这些扰动通常在沿射流传播数十（数百）个射流半径后发展。因此，表面模式可能在将喷流的能量从坡印亭通量转换为等离子体的动能方面发挥重要作用，特别是在活动星系核中。讨论了色散关系随场线的角速度和封闭气体中声速的标度性。
2017-10-03 astro-ph.HE
Strong Coupling of Alfvén and Fast Modes in Compressible Relativistic Magnetohydrodynamic Turbulence in Magnetically-Dominated Plasmas
在本文中，我们报告了我们对坡印廷主导的等离子体湍流中Alfvén和快模之间新的强耦合状态的详细分析，在我们以前的工作Takamoto & Lazarian（2016）中报道，这是许多相对论等离子体现象的重要影响，并呼吁建立坡印廷主导的MHD湍流的新理论。对等温等离子体中的相对论MHD湍流进行了数值模拟，分析了快模与Alfvén模能量的比值。我们发现，即使在等温等离子体中，也可以观察到快模随背景$σ$参数的增加而增加的现象，表明这种现象在坡印廷主导等离子体中的trans-Alfvénic湍流中是普遍存在的.为了研究详细的能量转换过程，我们还进行了一系列的模拟衰减湍流注入纯Alfvén，快，慢模式，分别，并研究了从每个模式的模式转换的发展。我们还发现Alfvén模和快模之间的模式转换对背景温度几乎不敏感。最后，我们报告了一个结果的模拟与初始快模式为主的湍流。它发展成一个时间上的强耦合区，这是我们提出的快模和阿尔文模强耦合区存在的有力证据。结果表明，坡印廷主导等离子体中的强湍流与非相对论等离子体中的强湍流有很大的不同。这对坡印廷支配等离子体中粒子加速和非热光子发射的研究具有重要的指导意义。
2017-09-04 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
The emission mechanism in magnetically dominated GRB outflows
本文研究了坡印廷通量主导的伽马射线暴（GRB）辐射区的条件。由于巨大的磁能密度，相对论电子将在这样的区域通过同步加速器极其迅速地冷却。由于没有已知的机制，可以与同步加速器竞争，它必须是即时的亚MeV发射源。这对外流的大小和洛伦兹因子设置了严格的限制。此外，同步加速器冷却效率太高。与观测结果相比，它过度产生了光学和X射线。如果电子在每个脉冲期间被重新加速多次（$\gtrsim 5\times 10^4$）（或被连续加热），或者如果它们在冷却之前逃离发射区域，则可以避免这种低能发射的过度产生。我们探讨了这两种模型的局限性，实际上排除了后者，并表明前者需要两种不同的加速机制，以及一个非常大的磁能重子能量比。任何基于坡印廷通量主导的辐射区的伽玛暴模型都必须证明这些条件是如何满足的。我们的结论是，如果伽玛暴喷流发射磁主导，他们必须以某种方式耗散他们的大部分磁能之前，他们到达的发射区。
2014-06-06 astro-ph.HE
Viscous boundary layers of radiation-dominated, relativistic jets. II. The free-streaming jet model
利用粘性极限下的辐射流体力学方程，分析了辐射主导射流与周围环境的相互作用。在以前的论文中，我们考虑了两个流的情况下，它把射流和它的周围环境作为不同的介质通过辐射粘性力相互作用。在这里，我们提出了一个替代的边界层模型，被称为自由流射流模型-其中一个狭窄的流体流注入到静态介质-并提出解决方案，其中的流动是超相对论和边界层是由辐射为主。结果表明，这些喷流从周围环境中夹带物质，其核心具有较低的散射体密度和较硬的光子光谱，导致观察结果的视线，看起来“下桶的喷流。“这些喷流外流模型可能适用于长伽马射线暴和潮汐破坏事件的超爱丁顿阶段产生的喷流。
2015-06-30 astro-ph.HE
Efficient Acceleration of Relativistic Magnetohydrodynamic Jets
活动星系核、星系微类星体和伽马射线暴中的相对论喷流被广泛认为是由黑洞吸积系统驱动的，尽管从坡印亭到粒子动能通量的转换机制仍然是开放的。最近详细的数值和分析研究的全球结构的稳定，轴对称磁流体动力学（MHD）流与特定的边界条件下，没有复制快速的能量转换所需的观测。为了找到更合适的边界条件，我们把重点放在沿极向磁场线内的外部边界的流动，没有处理跨场力平衡的细节。我们发现一些例子的极向场结构和相应的外部压力的轮廓，有效和快速的能量转换所需的观测，和快速加速需要快速降低的外部压力以上的吸积盘。我们还阐明了磁流体流动的快磁音速点与拉伐尔喷管音速点的区别。
2013-06-18 astro-ph.HE
Viscous boundary layers of radiation-dominated, relativistic jets. I. The two-stream model
利用粘性极限下的辐射流体力学的相对论方程，我们分析了辐射主导射流与其环境之间发展的边界层。在本文中，我们提出了解决方案的自相似，2-D，平面平行双流问题，其中的射流和周围介质被认为是单独的，相互作用的流体，我们比较我们的结果与以前的作者。(In在另一篇论文中，我们研究了另一种情况，称为自由流喷流模型。）与过去的研究结果相一致，我们表明，边界层之间的射流和它的周围环境的发展创造了一个区域的低密度材料。这些模型可能适用于超爱丁顿潮汐破裂事件和长伽马射线暴等源。
2015-06-29 astro-ph.HE
Inverse Compton Scattering of Radiation from a Central Source as a Possible Mechanism for the Formation of X-Ray Radiation from Kiloparsec Jets of Core-Dominated Quasars
为了解释类星体千秒差距喷流的X射线辐射，宇宙微波背景的逆康普顿散射已被广泛应用了近20年。最近对费米-LAT观测数据的分析表明，这一假设不适用于几个类星体的喷流。在本文中，我们认为光子从中心源的逆康普顿散射作为一个可能的机制，形成X射线辐射的千秒差距喷流的类星体PKS 0637-752，3C 273，PKS 1510-089，和PKS 1045-188。估计的视线和千秒级射流的速度之间的角度。所有天体的预测伽马射线通量都低于从费米-LAT数据中获得的千秒差距喷流通量的上限。结果表明，我们关于千秒差距喷流X射线辐射机制的假设与迄今为止的所有多波长观测数据是一致的。
2020-12-09 astro-ph.HE
Probing the Physics of Mechanical AGN Feedback with Radial Elongations of X-ray Cavities
活动星系核（AGN）的机械反馈在大质量星系、星系群和星系团中起着关键作用。然而，活动星系核喷流的能量含量，调解这一反馈过程仍然是远远不清楚。在这里，我们提出了一个大样本的X射线腔，这显然是由机械AGN反馈产生的径向伸长$τ$的初步研究。在我们的样品中的所有空腔都是沿着角（I型）或射流方向（II型）或近圆形（III型）伸长的。观察到的$τ$值随着空洞的急剧上升而大致下降，证实了在流体动力学模拟中发现的相同趋势。对于年轻腔，I型和II型腔都存在，后者占主导地位。假设空腔为球形，导出了内禀径向伸长$\barτ$与$τ$随倾角变化的解析关系，表明投影效应使空腔看起来更圆，但不会使I型空腔变为II型空腔，反之亦然.我们总结了模拟中年轻空洞的径向伸长，发现$\barτ$随着活动星系核喷流的动力学分数的增加而增加。而温和的射流总是产生II型空腔，热能为主的强射流产生I型空腔，动能为主的强射流产生II型空腔。我们的结果表明，一些活动星系核喷流是强大的，并占主导地位的热能（或宇宙射线）。然而，这些喷流并不主导活动星系核的反馈。如果大多数喷流都是以非动能为主，那么它们应该主要是温和的喷流。如果大多数喷流都很强，那么它们必然主要受动能的支配。
2020-09-10 astro-ph.HE
Decay of the toroidal field in magnetically driven jets
本文对非相对论性的磁驱动喷流在分层大气中的传播进行了三维模拟，模拟范围为30年左右的距离和20年左右的侧向扩展。模拟捕获的射流加速通过临界表面和（扭结）不稳定性的发展驱动的自由能在环形磁场组件。不稳定性破坏了磁场的有序螺旋结构，耗散了阿尔芬距离约2-15倍的长度尺度上的环向场能量。我们比较的结果与2.5D（轴对称）模拟，这不会变得不稳定。在这两种情况下，流动的加速被发现是非常相似的，但加速的机制不同。在2.5D的情况下，大约20%的坡印亭通量保留在流动中，在3D的情况下，这部分在很大程度上是内部耗散的。一半的耗散能量可用于光发射;产生的辐射将产生类似于原恒星喷流的结构。
2009-07-20 astro-ph.HE
Three-dimensional numerical simulations of structured GRB jets
在发现第一个明确的离轴伽马射线暴（GRB）GRB 170817 A之后，有几项研究试图了解GRB喷流的结构。最初的喷流结构（由中央发动机直接产生）可以部分保留，或者可以通过与环境的相互作用而完全改变。在这项研究中，我们进行三维，特殊的相对论流体动力学模拟的长GRB喷流演变通过一个大质量的祖星。不同的喷流场景被认为是：礼帽，高斯喷流占主导地位的压力或动能，以及一个模型的超新星（SN）加上喷流都通过祖传播。我们发现，当在祖星内部传播时，具有不同初始结构的喷流几乎无法区分。动力学主导的射流比压力主导的射流更快且更准直。喷流内部的祖星的动力学强烈依赖于一个相关的SN，这可以大大减速喷流传播的存在。我们发现，伽玛暴喷流的初始结构是保存，或不，主要取决于喷流准直。初始结构保留在未准直的射流中，即穿过低密度环境的射流。同时，穿过密集环境的射流通过与介质的相互作用而成形，并保持准直。
2022-11-17 astro-ph.HE
Large jets from small-scale magnetic fields
我们考虑的条件下，一个旋转的磁性物体可以产生一个磁动力流出的初始未磁化的重力分层介质。三维MHD模拟中，局部的，弧形磁场的足迹被投入旋转。它示出了如何在产生准直的磁动力流出的有效性取决于旋转速率，强度和几何形状的字段。均匀旋转，非轴对称领域产生的流动被发现主要由浮力羽流加热的旋转能量耗散。如果场和旋转表面被布置成使得产生环形磁场，则形成准直的磁动力流。这需要拱廊的足点的差动旋转。这样的射流是准直良好的，我们遵循他们的传播通过分层的大气超过100倍的源大小。磁场是紧密缠绕的，并且其传播由非轴对称不稳定性的发展主导。在最长的模拟中，我们观察到超过75%的坡印廷通量转换效率。讨论了该模型在星载SAR模型和原恒星喷流中的应用。
2009-12-07 astro-ph.HE
Hadronic signatures from magnetically dominated baryon-loaded AGN jets
耀变体是一类罕见的活动星系核（AGN），其相对论喷流指向观测者。喷流被认为是以坡印廷通量为主的外流，以可用的磁能为代价加速到相对论速度。在这项工作中，我们考虑电子质子射流，并假设粒子通过磁重联在射流的磁化强度仍然很高（$σ\ge 1$）的部分通电。磁化强度和体洛仑兹因子$Γ$与每个重子的可用喷注能量有关，表示为$μ=Γ(1+σ)$。我们采用了观测激发的$Γ$和质量吸积率到黑洞$\dot{m}$之间的关系，这也控制了外部辐射场的亮度。我们数值计算了光子和中微子喷流发射作为$μ$和$σ$的函数。我们发现，耀变体SED产生的同步辐射和逆康普顿辐射的加速电子，而强子相关的过程中的排放是次主导的，除了考虑的最高磁化。我们发现，低光度耀变体（$L_γ \lesssim 10^{45}$ erg s $^{-1}$）与较低的功率，较慢的喷流具有较高的磁化在喷流耗散区。它们的宽带光子光谱与BL Lac天体相似，预期的中微子光度为$L_{ν+\barν}\sim (0.3-1)\, L_γ$。高光度耀变体（$L_γ \gg 10^{45}$ erg s $^{-1}$）与更强大、更快的喷流和更低的磁化有关。它们的宽带光子谱类似于平谱射电类星体的宽带光子谱，它们可能是具有$L_{ν+\barν}\ll L_γ$的暗中微子源。
2022-11-03 astro-ph.HE
The Structure of Magnetically Dominated Energy Extracting Black Hole Magnetospheres: Dependencies on Field Line Angular Velocity
如果一个磁主导的磁层要提取黑洞的旋转能量并将其传输到遥远的区域，那么磁层的内部亮表面必须位于能区之内。这种内部光表面条件限制了磁场线的角速度。我们把磁场角速度在视界上的分布作为内光表面位置的一个有用的代理，并研究了不同的分布如何影响能量提取磁层的结构。在磁层中，表现出对方位角轴和赤道面的差分场线弯曲，我们发现，总坡印廷通量能量沿方位角轴指向外可以变化超过100的一个单一的黑洞自旋值的一个因素。
2019-08-03 astro-ph.HE
Emission from accelerating jets in gamma-ray bursts: Radiation dominated flows with increasing mass outflow rates
我们研究了预期来自伽马射线暴的西向能谱。我们提出了一个分析函数的光谱，是从光球的辐射为主的流动，是在加速。这是最小的可能光谱，它不同于普朗克函数。我们还提出了数值光谱光球过渡到滑行阶段的流动过程中发生的。使用这些光谱模型，我们重新分析费米观测GRB 100507和GRB 101219，这两个已被报道有非常窄的光谱。爆发可以通过光谱模型拟合：对于GRB 101219，光谱与在饱和半径以下或接近饱和半径处发生的光球一致，而对于GRB 100507，光球相对于饱和半径的位置可以确定为时间的函数。在后一种情况下，我们发现光球最初发生在加速阶段，然后过渡到滑行阶段。我们还发现，这种转变发生在同一时间观察到的冷却行为的变化：温度接近常数之前的休息和衰减后。我们认为，这种转变可以解释为增加质量外流率。因此，两个分析的爆发都提供了强有力的证据，证明喷流（最初）是辐射主导的。
2017-08-03 astro-ph.HE
The kinetic power of jets magnetically accelerated from advection dominated accretion flows in radio galaxies
低光度活动星系核（AGN）中喷流的爱丁顿比（L_bol=L_Edd）和爱丁顿标度动力学功率（L_kin=L_Edd）之间存在着显著的非线性相关。据信，这些低光度活动星系核包含平流为主的吸积流（ADAF）。采用Li & Cao提出的ADAF模型，数值求解了具有磁驱动外流的ADAF的全球动力学，探讨了喷流的热光度与动力学功率之间的关系。我们发现，对于具有磁驱动外流的ADAF，采用合理的参数进行模型计算，可以很好地再现所观察到的关系式L_kin/L_Edd ~（L_bol=L_Edd）^0.49。我们的模型计算总是与所采用的参数值无关的相关性的斜率一致。与观测结果相比，我们的结果表明，超过60%的吸积气体的外径逃离吸积盘的风之前，气体落入黑洞。观测到的爱丁顿标度的动力学功率和邦迪功率之间的相关性也可以定性地再现我们的模型计算。结果表明，机械效率的变化范围为10^-2 ~ 10^-3，这与活动星系核反馈模拟所要求的机械效率基本一致。
2010-03-24 astro-ph.HE
Synchrotron-Self-Compton radiation from magnetically-dominated turbulent plasmas in relativistic jets
由旋转黑洞发射的相对论性喷流是非热辐射的强大发射器。通过电磁应力提取旋转能量产生磁主导的射流，其可能变成湍流。基于第一性原理的磁主导等离子体湍流研究表明，大多数被加速的粒子具有小的俯仰角，即粒子速度几乎与局部磁场一致。我们研究了各向异性粒子在快速冷却状态下的同步自康普顿辐射。小的俯仰角降低了同步加速器冷却速率，并促进了逆康普顿（IC）冷却的作用，这可能发生在两个不同的制度。在汤姆逊体系中，同步加速器和IC组件都具有软光谱，$νF_ν\proptoν^{1/2}$。在Klein-Nishina机制中，同步辐射在宽频率范围内具有硬光谱，通常为$νF_ν\proptoν$。我们的研究结果对BL Lac和伽马射线暴（GRB）的模拟具有一定的意义。BL Lac产生软同步加速器和IC光谱，正如预期的那样，当克莱因-西名效应很小时。所观察到的同步加速器和IC的光度通常是相当的，这表明与俯仰角$θ\gtrsim0.1$的适度的各向异性。当$θ\ll0.1$产生时，可能会产生罕见的孤儿γ射线耀斑。硬光谱的伽玛暴可能是一致的同步辐射时，发射粒子的IC冷却的克莱因-西科制度，如预期的俯仰角$θ\sim0.1$。Blazar和GRB光谱可以用具有类似的电子等离子体磁化参数$σ_{\rm e}\sim10^4$的湍流射流来解释，对于电子-质子等离子体，$σ_{\rm e}\sim10^4$对应于整体磁化$σ…
2021-06-11 astro-ph.HE
Spatial growth of current-driven instability in relativistic rotating jets and the search for magnetic reconnection
利用三维相对论磁流体动力学程序RAISHIN，我们研究了径向密度分布对沿磁化旋转相对论喷流的电流驱动扭结不稳定性空间发展的影响。为了我们的研究的目的，我们使用了一个非周期性的计算箱，射流最初是建立在整个计算网格，在入口处的进动扰动触发增长的扭结不稳定性。我们根据密度分布研究了轻喷流和重喷流与环境的关系。还测试了不同的角速度幅度。结果表明，螺旋扭折结构沿射流的传播和相对稳定的配置较轻的射流。射流似乎被磁场准直，并且由于电磁转换成动能，流动被加速。我们还确定了区域的高电流密度的附加电流片，指示磁重联，这是相关的扭结不稳定区域和相关的流动的西格玛参数的减少。我们讨论了我们的研究结果的影响坡印廷磁通主导的喷流与磁重联过程。我们发现快速磁重联可能是由扭结不稳定性湍流驱动的，并控制着磁场向动能的转化，从而为活动星系核和γ射线暴相对论喷流中的粒子提供了一种有效的动力和加速途径。
2016-08-10 astro-ph.HE
Jet Launching Radius in Low-Power Radio-Loud AGNs in Advection-Dominated Accretion Flows
利用我们的理论生产的相对论外流，我们估计的喷流发射半径和推断的质量吸积率为52个低功率射电响亮AGN的基础上观测到的喷流功率。我们的分析表明：（1）吸积能量的一个显着的分数是需要转换的吸积质量相对论能量粒子的生产附近的事件视界的喷流，（2）喷流发射半径径向移动到地平线的质量吸积率或喷流功率增加，（3）没有喷流/流出形成超过44引力半径是可能的。
2018-05-09 astro-ph.HE
Boosting jet power in black hole spacetimes
通过Blandford-Znajek机制从旋转的黑洞中提取旋转能量一直被认为是解释来自致密天体物理源的高能喷流模型的重要组成部分。在这里，我们更一般地表明，黑洞的动能，旋转和平移，可以利用，从而产生更多的发光射流与周围的等离子体的相互作用的黑洞提供动力。我们研究了由此产生的坡印廷喷流，产生于单助推黑洞和二元黑洞系统。在后一种情况下，我们发现，增加系统的轨道角动量和/或单个黑洞的自旋的结果在一个增强的坡印亭通量。
2011-01-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Magnetization Factors of Gamma-Ray Burst Jets Revealed by a Systematic Analysis of the Fermi Sample
本文通过系统分析费米样本中已知红移GRB的时间分辨光谱，对比热与非热辐射成分诊断磁化因子，发现大多数GRB喷流具有显著磁能成分且$σ_0\geq 10$，并指出$σ_0$在同一暴内变化显著。
2024-08-02 astro-ph.HE
Compressible Relativistic Magnetohydrodynamic Turbulence in Magnetically-Dominated Plasmas And Implications for A Strong-Coupling Regime
在这封信中，我们报告可压缩模式的影响，相对论磁流体动力学（RMHD）湍流坡印廷占主导地位的等离子体使用3维数值模拟。采用Cho & Lazarian（2002）的模式分解方法，将湍流中的涨落分解为快、慢和Alfvén三种MHD模式，并分别分析了它们的能谱和结构函数。分析了可压缩模态能量与Alfvén模态能量之比随其马赫数的变化关系。结果表明，可压缩模的比例不仅随Alfvén马赫数的增大而增大，而且随背景磁化强度的增大而增大，这表明在坡印廷主导的等离子体中，快模和Alfvén模之间存在强耦合，并出现了不同于非相对论MHD情形的新的RMHD湍流区.这一发现将影响通过假设Alfvénic临界平衡湍流获得的粒子加速效率，并将改变由非热电子产生的光子谱。
2016-10-17 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
The high efficiency jets magnetically accelerated from a thin disk in powerful lobe-dominated FRII radio galaxies
Fernandes等人在FRII射电星系中发现的最大喷流效率线$R\sim 25$（$R=L_{\rm jet}/L_{\rm bol}$），Punsly扩展到涵盖喷气动力的全部范围。近年来，广义相对论磁流体动力学（GRMHD）对喷流形成的模拟主要集中在提高喷流功率方面。在这项工作中，我们认为，即使是传统的射流功率射流效率可以很高，如果盘的辐射效率小得多。采用薄盘磁驱动风模型研究了FRII射电星系中观测到的高效喷流。研究发现，薄圆盘的结构可以通过风的反馈而显著改变。随着磁场的增大，圆盘的温度逐渐降低，圆盘的密度、面密度和压力也发生了很大的变化。内盘温度较低，面密度较高，导致辐射效率迅速下降。因此，即使喷射功率是常规的，喷射效率也大大提高。我们的结果可以很好地解释观测结果。我们的计算所建议的理论最大喷流效率$R \sim 1000$是足够大的，以解释所有的高喷流效率的观测，即使考虑到偶发活动的喷流。
2014-04-30 astro-ph.HE
Acceleration and collimation of relativistic MHD disk winds
我们进行轴对称相对论磁流体动力学（MHD）模拟研究的加速和准直的射流和外流从磁盘周围紧凑的对象。基准盘表面（分别为一个缓慢的磁盘风）被规定为流出的边界条件。我们首次在相对论射流的背景下应用这种技术。这种方法的优点是，它允许我们进行参数研究，以研究吸积盘条件如何控制外流的形成。我们的模拟使用PLUTO代码运行500个内盘旋转和100 x200内盘半径的物理网格大小。在一般情况下，我们得到的准直光束的温和的相对论速度和质量加权的半开角为3-7度。当我们通过在进气道中注入额外的盘环向场来增加流出坡印廷通量时，洛伦兹因子达到6。这些流动获得超磁音速，并保持坡印亭通量占主导地位。流出磁层的轻表面倾向于垂直对齐-这意味着在流中有三个相对论性不同的区域-靠近喷流轴的内部亚相对论性域，（相当窄的）相对论性喷流和从外盘表面发射的周围亚相对论性流出-类似于目前讨论的渐近喷流传播和稳定性的脊鞘结构。外亚相对论盘风是一个很有希望的候选者的X射线吸收风，在许多无线电安静的活动星系核中观察到。
2009-12-14 astro-ph.HE
Hyper-accreting black hole as GRB central engine. I: Baryon loading in GRB jets
超吸积恒星质量的黑洞一直被认为是伽马射线暴（GRB）中心引擎的最佳候选者。最近的丰富的观测伽玛暴的空间任务，如雨燕和费米提出了新的限制伽玛暴中心引擎模型。本文研究了从黑洞中心发动机发射的伽玛暴喷注的重子加载过程。我们考虑一个相对论性喷流由$ν\barν$湮灭或由Blandford-Znajek（BZ）机制。我们认为重子加载从中微子驱动的风从中微子冷却为主的吸积流。对于磁主导的BZ喷注，我们考虑中子从喷注周围的磁壁漂移，以及随后的正电子捕获和质子-中子非弹性碰撞。计算了两种喷注中的最小重子载荷。我们发现，在这两种情况下，一个更明亮的喷流往往是更多的重子穷人。中微子驱动的“火球”通常比磁主导的喷流“更脏”，而磁主导的喷流可以清洁得多。这两个模型都有正确的尺度来解释最近发现的经验$Γ-L_{\rm iso}$关系。由于一些中微子驱动的喷流有太多的重子加载相比，数据，我们建议，至少有一个很好的一部分伽玛暴应该有一个磁主导的中央引擎。
2013-02-27 astro-ph.HE
Variability of magnetically-dominated jets from accreting black holes
结构喷流最近被用来解释复杂的伽马射线暴的发射，如GW 170817。根据吸积模拟，预计喷流的结构比简单的礼帽更复杂。此外，耀变体喷流发射区的结构也会影响它们的大尺度演化。这是最近通过TXS 0506+056中喷流成分的相互作用揭示的，其中喷流是在接近零的视角下观察到的。观测研究还表明，喷流变率（例如，通过其最小变率时间尺度测量）与洛伦兹因子之间存在反相关，后者跨越几个数量级，涵盖耀变体和伽玛暴样本。受这些观测性质的启发，我们利用GR MHD数值模拟研究了黑洞源的吸积流入和流出性质。我们进行轴对称计算的结构和演变的中央引擎，由磁化环面周围的克尔黑洞，是发射非均匀喷流。我们探测沿视线的不同点的射流能量学，并测量在这些特定区域定位的射流时间变化。我们通过计算最小变异时间尺度和功率密度谱来量化我们的结果。我们重现MTS- $Γ$相关性，我们把它归因于黑洞自旋作为发动机的主要驱动参数。我们还发现，PDS的斜率是不强烈的影响，黑洞自旋，但它不同的视角。
2021-05-28 astro-ph.HE
Relativistic Two-fluid Simulations of Guide Field Magnetic Reconnection
利用二维相对论双流体模拟方法研究了剪切磁位形（有引导场）中相对论磁重联的非线性演化。相对论导向场重联的特点是在出流通道内和附近的电荷分离和导向场压缩。随着导场的增加，出射能量的组成从玻印廷主导的变化。双流体模型的惯性效应对维持磁重联起着重要作用。简要讨论了单流体磁流体力学方法和相对论重联物理模型的意义。
2009-09-28 astro-ph.HE
Launching proton-dominated jets from accreting Kerr black holes: the case of M87
本文提出了一个关于吸积黑洞系统低质量喷流形成和加速的广义相对论模型。该模型是基于以前的数值结果和理论研究的牛顿制度，但修改，包括时空曲率的影响附近的事件视界的旋转黑洞。认为开普勒吸积盘与事件视界之间的边界层最适合于活动星系核和微类星体中吸积动力喷流的形成和加速。该模型基于匹配三个不同区域的解决方案：i-在外部的弱磁化开普勒吸积盘，其中角动量的传输通过磁旋转不稳定性介导，ii-在外部冷吸积盘和事件视界之间的强磁化的、对流主导的和无粘性的边界层（BL），其中等离子体旋转亚开普勒和iii-BL和上覆电晕之间的过渡区（TZ），其中电子和质子是热解耦的、高度耗散的并且旋转超开普勒。我们的模型预测的洛伦兹因子和BH的自旋参数之间的已知的相关性。结果还表明，随着自旋参数的增加，重子流入TZ的BL有效面收缩，这意味着低质量的喷流很可能来自Kerr黑洞周围.将我们的模型应用于椭圆星系M87中的喷流时，我们发现自旋参数在0.99 - 0.998的范围内，过渡半径约为30个引力半径，质量吸积率的0.05 - 0.1的分数进入TZ，其中等离子体加速其向外定向的运动以在过渡半径处达到2.5 - 5.0的洛伦兹因子。
2011-06-08 astro-ph.HE
Reconnection-driven Plasma Loading for Prompt Emission in Tidal Disruption Event Jets
Astronomical Institute, Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学理学研究科天文学研究所）
本研究针对潮汐瓦解事件中相对论性喷流的磁通量与等离子体起源问题，提出磁通量平流与光子-光子对产生的机制，解释了BZ喷流的启动与瞬时辐射的来源。
2026-11-04 astro-ph.HE
On the significance of relativistically hot pairs in the jets of FR II radio galaxies
FR II星系$-$中射电瓣的能量组成，通过比较它们的射电光度与在外部介质$-$中膨胀空腔所需的功率来估计，似乎排除了它们被质子能量支配的可能性。此外，如果喷流由冷质子的动能主导，那么在喷流的终端激波中将很难有效地加速轻子。假设轻子、质子和磁场的相对能量含量在整个激波中保持不变，上述结果意味着大尺度喷流在能量上也应该由轻子控制：$P_{\rm e,j} \gtrsim P_{\rm p,j}$。另一方面，以前对耀变体和射电核心中小尺度喷流的研究表明，电子对含量（每个质子的电子和正电子数）为$n_{\rm e}/n_{\rm p} \sim 20$量级。进一步假设喷流的粒子组成不会演化到耀变体尺度之外，我们证明了这意味着在$\barγ_{\rm e,j} \gtrsim 70(1+χ_{\rm p})(20n_{\rm p}/n_{\rm e})$的大尺度喷流中轻子的平均随机洛伦兹因子，并且质子应该与$χ_{\rm p} \equiv (ε_{\rm p} + p_{\rm p})/ρ_{\rm p} c^2 \lesssim 2$、$p_{\rm p}$质子压力、$ε_{\rm p}$质子内部能量密度和$ρ_{\rm p} c^2$质子静止质量能量密度具有温和的相对论性。我们导出了内喷流中电子-正电子对和质子-电子等离子体的加载条件，并论证了喷流中轻子的加热主要是由磁重联控制的。
2020-10-25 astro-ph.HE
On the magnetization of BL Lac jets
目前的范式预见到，相对论喷流发射的磁主导流，其磁功率逐渐转换为动能的喷流的物质，直到达到均分。因此，在加速阶段结束时，喷流应该仍然以坡印廷通量的形式携带其功率的大部分（$\approx$一半）。在这些条件下，最佳的粒子加速机制是磁力线的有效重联，并预言磁场和加速的相对论电子能量密度是均分的.通过对喷流非热辐射的模拟，我们探讨了在BL Lac天体中均分是否是可能的，即具有弱或不存在宽发射线的低功率耀变体。我们发现，单区模型（其中只有一个区域参与生产的辐射，我们观察到）的粒子能量密度主要是占主导地位（1-2个数量级）的磁性。因此，射流动能大大超过磁功率。相反，如果射流是结构化的（即由一个被较慢层包围的快速脊柱制成），由于两个组件之间的辐射相互作用，IC发射的放大允许我们在均分条件下重现发射。
2015-11-26 astro-ph.HE
Radiative Signatures of Plasmoid-Dominated Reconnection in Blazar Jets
在耀变体中观测到的多波长光谱和时间变化对当前的理论发射模型设置了严格的约束。在这里，我们研究相对论磁重联过程作为耀变体发射源，其中准球形等离子体团，包含相对论粒子和磁场，与耀变体喷流中的发射位点相关联。通过耦合最近的二维粒子在细胞模拟的相对论重联与时间相关的辐射转移代码，我们计算的非热辐射从一个链的等离子体团在重联事件期间形成。导出的光子谱显示在BL Lac源和平坦谱射电类星体中观察到的特征，通过改变外部光子场的强度，射流磁化强度和每个质子的数量对内所包含的区别。由重联事件产生的光变曲线由许多快速而强大的耀斑组成，这些耀斑出现在由中等大小等离子体团累积发射产生的缓慢演变的包络线上。所观察到的变化是高度依赖于重联层相对于耀变体喷流轴和观察者的取向。我们的模型提供了一个物理动机的框架来解释在整个电磁波谱的多时间尺度的耀变体。
2018-12-03 astro-ph.HE
Confinement of the Crab Nebula with tangled magnetic field by its supernova remnant
脉冲星风是一种相对论性外流，其底部由坡印廷能量主导。基于具有有序磁场的脉冲星风星云（PWNe）的标准理想磁流体动力学（MHD）模型，观测到的慢膨胀$v_{\rm PWN} \ll c$要求其终端激波上游的风由动能主导，这与脉冲星风理论（$σ$ -problem）相矛盾。在本文中，我们扩展了PWNe的标准模型，唯象地考虑到有序的湍流磁场的转换和耗散的湍流磁场。磁结构的无序是从最近的三维相对论理想MHD模拟中推断出来的，而磁耗散是一种需要有限电阻率的非理想MHD效应。我们将这个模型应用到蟹状星云，发现转换效应是重要的流动减速，而耗散效应不是。即使对于坡印廷主导的脉冲星风，我们也采用$\sim 0.3$ yr的有限转换时标，得到蟹状星云的$v_{\rm PWN}$。磁耗散主要影响同步辐射特性。脉冲星风磁化强度$σ_{\rm w}$的任何值都允许在本模型的PWN动力学单独，即使是一个小的终端激波半径$\ll 0.1$ pc再现所观察到的蟹状星云的动力学特征。为了建立PWNe的高$σ_{\rm w}$模型，考虑宽谱及其空间分布，对现有模型进行扩展是很重要的。
2018-05-21 astro-ph.HE
Episodic Jets as the Central Engine of Gamma-Ray Bursts
大多数伽马射线暴（GRB）具有不稳定的光变曲线，这就要求GRB的中心引擎发射一个偶发的外流。最近的费米观测表明，一些伽玛暴缺乏重子火球模型预测的热光球成分，这表明伽玛暴的磁起源。鉴于在其他天体物理黑洞系统中观测到了强的幕式喷流和连续喷流，本文提出了伽玛暴中心引擎的一个本征幕式磁主导喷流模型。积累和喷发的自由磁能的差异旋转，湍流吸积流的超吸积黑洞周围的日冕导致喷射的情节，磁为主的等离子体斑点。这些团块被磁加速，在大半径处相互碰撞，触发快速的磁重联和湍流，有效的粒子加速和辐射，并为观测到的伽马射线暴的偶发性瞬发伽马射线发射提供动力。
2012-07-26 astro-ph.HE
