Global dynamics of advection-dominated accretion flows with magnetically driven outflow
我们研究了具有磁驱动外流的对流主导吸积流(ADAF)的全球动力学。吸积流中的一部分气体被加速进入外流,导致吸积流中的质量吸积率向黑洞方向减小。我们发现,在ADAF的外部区域,与r相关的质量吸积率接近于对流主导的流入流出解(ADIOS)中所假设的幂律吸积率m_dot r^s,而在ADAF的内部区域,它明显偏离与r相关的幂律吸积率。结果发现,在外流的存在下,ADAF的结构发生了显着变化。在外流的存在下,ADAF中的离子和电子的温度降低,因为ADAF中释放的一部分引力被用来加速外流。
2009-08-24 astro-ph.HE
Thermal Equilibrium Solutions of Black Hole Accretion Flows: Outflows VS Advection
观测和数值模拟表明,在吸积过程中,外流现象普遍存在。我们重新审视的热平衡解决方案的黑洞吸积流包括流出的作用。我们的研究集中在外流冷却率与平流冷却率的比较。我们的结果表明,除了内部区域,外流可以占主导地位的平流在很大范围内的流动,这是很好的协议与以前的数值模拟。我们认为,一个对流为主的内部区域与外流为主的外部区域应该是一个一般的径向分布的超爱丁顿吸积流和光学薄流与低吸积率。
2022-04-07 astro-ph.HE
General Relativistic Magnetohydrodynamic Bondi--Hoyle Accretion
本文用相对论方法研究了运动Kerr黑洞轴对称磁流体力学Bondi-Hoyle吸积。采用高分辨率激波捕捉方法求解广义相对论磁流体力学方程组。在这种处理中,我们考虑理想的MHD极限。在这项研究中感兴趣的参数是绝热常数$Γ$,渐近声速$c_{s}^{\infty}$和等离子体β参数$β_{P}$。我们集中调查的参数制度,其中流动是超音速,或当$v_\infty \ge c_{s}^{\infty}$。在某些情况下,亚音速渐近流被认为是比较的目的。我们研究了总能量和动量的吸积率,以及流体动力学能量和动量的吸积率。在这项研究中提出的模型表现出的物质密度耗尽的黑洞,往往真空$(ρ_0=0)$在收敛测试的下游区域。这一特征是由于磁场的存在,更具体地说,磁压力,并没有看到在以前的纯流体动力学研究。
2010-11-15 astro-ph.HE
Effects of Compton Cooling on outflows in a Two Component Accretion Flow around a Black Hole: Results of a Coupled Monte Carlo-TVD Simulation
利用耦合的Monte Carlo全变差递减程序研究了冷却对黑洞周围吸积盘流出速率的影响。的光谱状态和流出率之间的相关性被发现作为一个结果。
2013-07-28 astro-ph.HE
Development and Application of Numerical Techniques for General-Relativistic Magnetohydrodynamics Simulations of Black Hole Accretion
我们描述了复杂的数值技术的实现在雅典娜++代码框架中的广义相对论磁流体动力学模拟。许多现有的代码的改进,包括使用先进的黎曼解算器和交错网格约束运输。结合计算性能和并行可扩展性的考虑,这些使我们能够调查黑洞吸积流前所未有的准确性。通过探索磁制动盘的代码的能力证明。
2019-06-24 astro-ph.HE
A new method for extending solutions to the self-similar relativistic magnetohydrodynamics equations for black hole outflows
磁场在发射/校准许多天体的外流方面发挥关键作用的范例继续得到支持。然而,半解析模型,包括磁场的动力学和形态的射流的效果仍然失踪,由于内在的困难,在整合的方程描述了一个准直,相对论性流在重力的存在。到目前为止,由于方程的高度非线性特征以及盲目寻找奇点的需要,只有很少的解被找到。这些数值问题妨碍了对参数空间的充分探索。我们提出了一个新的积分方案来解决r-自相似,固定,轴对称磁流体动力学方程描述准直,相对论性的流出顺利穿越所有的奇点(阿尔芬点和修改慢/快点)。这是第一次,我们能够整合从磁盘中平面的下游修改快点。我们讨论了一个合奏的喷流解决方案,强调的趋势和功能,可以比较可观的。我们提出,第一次与半解析MHD模型,解决方案显示其程度的相当一部分的射流的反旋转。我们发现不同的喷流配置与散装洛伦兹因子高达10和潜在的网站之间的$10^3-10^7$引力半径的recallimation。这种量区间的扩展覆盖范围,例如底部的磁-热能比或再结晶区域的高度/宽度,使我们的解决方案适用于喷射的许多不同系统。
2017-10-03 astro-ph.HE
bhlight: General Relativistic Radiation Magnetohydrodynamics with Monte Carlo Transport
我们提出了bhlight,一个数值方案求解广义相对论辐射磁流体动力学(GRRMHD)方程组使用的频率依赖的辐射输运方程的直接Monte Carlo解。bhlight的目的是发展黑洞吸积流在中间吸积率,在经典的辐射有效的磁盘和辐射无效的吸积流(RIAF)之间的制度,其中全球辐射效应发挥次主导,但不可忽略的作用,磁盘动力学。我们描述的控制方程,数值方法,特质,我们的实施,以及一套测试和收敛结果。我们还描述了辐射的Bondi吸积和一个缓慢吸积克尔黑洞在轴对称的例子应用。
2015-05-19 astro-ph.HE
Description of accretion induced outflows from ultra-luminous sources to under-luminous AGNs
利用一个新发展的盘-流耦合模型研究了黑洞/致密天体周围吸积诱导的外流和似然喷流的能量学。流出和吸积的相互联系的动力学本质上支持守恒定律。能量学强烈地依赖于粘度参数α和冷却因子f,它们表现出几个有趣的特征。在超爱丁顿吸积流的作用下,该模型可以再现超亮X射线双星(如SS 433)和高亮度活动星系核及类星体族的辐射热光度。在适当的条件下,低亮度活动星系核(如人马座A^*)也与f \to 1的亚爱丁顿吸积流的光度相当吻合。
2009-05-31 astro-ph.HE
Strongly magnetized accretion disks: structure and accretion from global magnetohydrodynamic simulations
我们使用全球磁流体动力学模拟研究的影响,净垂直磁场的几何薄($H/r \approx 0.05$)吸积盘的结构在牛顿极限。我们考虑初始中平面气体磁压比$β_0 = 1000,\, 300$和$100$,跨越弱和强磁化吸积制度之间的过渡。我们发现,磁压力是重要的磁盘的垂直结构在所有三种情况下,吸积发生在$z/R\approx 0.2$在两个最强磁化模型。盘的中平面显示出外流而不是吸积。通过表面层的吸积主要由相干大尺度磁场引起的应力而不是湍流应力驱动。从我们的模拟测得的等效粘度参数显示出类似的依赖于初始$β_0$剪切盒模拟中看到的,虽然磁盘中平面是不是磁压力占主导地位,即使是最强的磁场的情况下。风是存在的,但不是磁盘演化的主导驱动力。在我们的模拟(有限)的持续时间,我们发现的证据表明,净通量达到准稳态的水平,可以稳定地保持一个强磁化磁盘。我们认为,几何薄的吸积盘在观测系统中可能普遍存在于一个磁“提升”的状态,其特征在于非零,但适度的垂直磁通量,磁盘现象的X射线双星(XRB)和活动星系核(AGN)的潜在重要影响。
2020-01-21 astro-ph.HE
Viscous and resistive accretion flows with radially self-similar and outflows
吸积流中外流的存在被观测和磁流体动力学(MHD)模拟所证实。本文研究了在电阻率和环形磁场存在下吸积流的外流。流中的能量耗散机制被假定为由于吸积流中的湍流引起的粘性和磁扩散率。还假设磁扩散率和运动粘度不是恒定的,并且随位置而变化,并且对它们使用$α$ -处方。从吸积盘流出的影响被认为是质量、角动量和能量的汇。自相似方法被用来解决的积分方程的行为的吸积流存在的外流。该解决方案代表了旋转更快并变得更冷的圆盘,以获得更强的流出。磁扩散系数的增加使表面密度和旋转速度降低,径向速度和温度升高。对本模型随磁场大小变化的研究表明,盘的旋转和吸积速度加快,温度升高,表面密度降低。圆盘厚度通过增加磁场或电阻率而增加,而圆盘由于流出而损失更多的质量和能量而变得更薄。
2012-02-14 astro-ph.HE
Black hole accretion disks with outflows II. Time dependent Green's function solutions in Newtonian gravity
School of Natural Sciences, Institute for Advanced Study(普林斯顿高等研究院自然科学学院)
本文提出在牛顿引力中,通过格林函数解研究具有喷流的黑洞吸积盘,揭示喷流对盘辐射亮度衰减、温度分布和吸积率变异性的影响。
2026-01-16 astro-ph.HE
Global Three-Dimensional Radiation Magnetohydrodynamic Simulations of Accretion onto a Stellar Mass Black Hole at Sub- and Near-critical Accretion Rates
我们提出了全球三维辐射磁流体动力学模拟吸积到一个6.62太阳质量的黑洞的准稳态吸积率达到0.016至0.9倍的临界吸积率,这是定义为吸积率,假设10%的辐射效率,在不同的运行。模拟结果表明,在10 $r_{\rm g}$的数百个热时间尺度上没有热不稳定性的迹象。在近临界运行中,能量耗散发生在中平面附近,而在低吸积率运行中,能量耗散发生在盘表面附近。$\sim$ 20 $r_{\rm g}$内部的总辐射光度约为爱丁顿极限的1%至30%,在亚临界和近临界吸积区域,辐射效率分别约为6%和3%。在这两种情况下,自洽湍流产生的磁旋转不稳定性(MRI)导致角动量转移,磁盘是由磁压力支持。从中心低密度漏斗流出的终极速度为$\sim$ 0.1 $c$只在近临界运行中看到。我们的结论是,这些磁压力占主导地位的磁盘是热稳定的,比$α$磁盘厚,和有效的温度分布比在$α$磁盘平坦得多。这些磁盘的磁压力与以前的分析磁压力占主导地位的磁盘模型在一个数量级内。
2023-01-30 astro-ph.HE
The Dynamics of Truncated Black Hole Accretion Disks II: Magnetohydrodynamic Case
我们研究了截断吸积盘使用一个很好的解决,半全球磁流体动力学模拟,是演变为许多动力学时间(6096内盘轨道)。硬态黑洞双星系统和低光度活动星系核的光谱特性通常归因于截断的吸积盘,但缺乏对流动动力学的详细理解。在这些系统中,截断预计会出现由辐射效率的急剧变化驱动的热不稳定性。我们使用一个简单的具有高效和低效分支的并行冷却函数来模拟这种行为。吸积流采取的安排,其中“过渡区”存在于最内部区域的热气体和冷的Shakura $\&$ Sunyaev薄盘在较大的半径。薄盘嵌入热气体气氛中,该气氛由来自过渡区的温和流出物供给。尽管在内盘中存在热气体,吸积是有效的。我们的分析集中在角动量输运,能量学和磁场属性的细节。我们发现,磁发电机被抑制在热的,截断的内部区域的磁盘,从而降低了有效的$α$ -参数由$65\%$。
2018-01-17 astro-ph.HE
Radiative Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Neutron Star Column Accretion in Cartesian Geometry
强磁化中子星的高光度吸积导致辐射压主导的磁约束吸积柱。我们调查这些列使用二维辐射相对论磁流体动力学模拟的动力学,限制考虑适度的吸积率的列的高度是足够低的笛卡尔几何可以采用。通过吸积激波在$\simeq 10-25$ ~kHz的高频振荡,动态地维持柱结构。这些振荡的出现是因为它是必要的重新分配的权力释放在吸积激波通过批量垂直运动,既要平衡冷却和提供垂直压力支持重力。侧向冷却总是主导内能的损失。除了垂直振荡,光子气泡在我们的模拟中形成,并增加了额外的空间复杂性的柱结构。它们本身并不对振荡负责,它们似乎也不影响振荡周期。然而,它们增强了辐射的垂直传输,并增加了光度的振荡幅度。在我们的模拟中的时间平均柱结构类似于标准1D静止模型中的趋势,主要区别在于,由于2D柱形状的更高的冷却效率,冲击波阵面的时间平均高度更低。
2022-08-14 astro-ph.HE
General relativistic radiation magnetohydrodynamics simulations of supercritical accretion onto magnetized neutron star; -modeling of ultra luminous x-ray pulsars
通过2.5维广义相对论辐射磁流体动力学模拟,我们证明了超临界吸积到非旋转,磁化中子星,其中偶极子场的磁场强度是$10^{10}$ G的恒星表面。我们发现超临界吸积流由吸积柱和截断吸积盘两部分组成。超临界吸积盘,出现在远离中子星的地方,在$\sim 3R_*$ cm附近被截断($R_*=10^6$ cm是中子星的半径),在那里通过偶极磁场的磁压与盘的辐射压平衡。圆盘在截断半径附近的角动量通过偶极场的磁矩有效地向内传输,诱导中子星的自旋。估算的自旋上升速率$\sim -10^{-11}$ s s $^{-1}$与最近对超亮X射线天体的观测结果是一致的。在截断半径范围内,气体沿着偶极场落在中子星上,导致在南北半球上形成吸积柱。柱的净吸积率和光度分别为$\sim 66L_{\rm Edd}/c^2$和$\lesssim 10L_{\rm Edd}$,其中$L_{\rm Edd}$是爱丁顿光度,c是光速。我们的模拟支持一个假设,即超发光的X射线天体是由磁化中子星的超临界吸积提供动力的。
2017-07-26 astro-ph.HE
Magnetized Accretion Disks with Outflows for Changing-look AGNs
本研究基于数值模拟探讨磁压主导吸积盘结合外流对CL-AGNs快速变异性的解释,发现其可显著缩短吸积时标,为观测现象提供理论支撑。
2023-09-08 astro-ph.HE
Mechanism of Outflows in Accretion System: Advective Cooling Cannot Balance Viscous Heating?
基于无外流假设,我们在球坐标系中研究了稳态、轴对称、光学薄吸积流。通过比较垂直积分的对流冷却率和粘性加热率,我们发现,前者一般小于后者的30%,这表明对流冷却本身不能平衡粘性加热。因此,对于具有低吸积率的辐射低效流动,例如$\dot M \la 10^{-3} \dot M_{Edd}$,其中$\dot M_{Edd}$是爱丁顿吸积率,粘性加热率将大于对流冷却率和辐射冷却率之和。因此,在无流出假设下不能建立热平衡。因此,我们认为,在这种情况下,外流应该发生,并带走70%以上的热能所产生的粘性耗散。类似地,对于像$\dot M \ga 10 \dot M_{Edd}$这样吸积率极大的光学厚流,由于有限的平流和低效率的辐射冷却,也会发生外流。我们的结果可能有助于理解观测和数值模拟中发现的外流机制。
2014-11-14 astro-ph.HE
Effect of the flow composition on outflow rates from accretion discs around black holes
考虑垂直平衡吸积流模型,研究了黑洞周围吸积盘的外流行为。流出速率被发现是关键取决于流量组成。我们的方法是研究流出行为的函数流入周围的黑洞的状态方程,允许流是热相对论接近黑洞和非相对论远离黑洞。研究了激波弹射模型。一个纯粹的电子-正电子对流从来没有经历过激波跃迁,而一些重子(常见于外流和喷流中)的存在使得在流中有可能存在驻激波。可以得出结论,质子的存在是必要的流动,以显示流出行为。当质子数密度为电子数密度的27%时,流出速率最大。我们的结论是,一个纯粹的电子-正电子喷流是不可能形成的。
2013-10-01 astro-ph.HE
Outflow from unmagnetized shocked radiative transonic accretion disk around a black hole
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata(印度科学教育研究所加尔各答分校);Center of Excellence in Space Sciences India, Indian Institute of Science Education and Research Kolkata(印度太空科学卓越中心,印度科学教育研究所加尔各答分校)
研究非旋转超大质量黑洞周围非磁化冲击吸积盘的出流,探讨无磁场情况下是否能产生持续的双极出流及终端速度。
2026-04-13 astro-ph.HE
X-ray evidence for the accretion disc-outflow connection in 3C 111
我们提出了三个朱雀XIS观测3C 111要求监测其超快流出的预测变化的频谱分析7天的时间尺度。我们在第一次观测中检测到电离铁发射线,在第二次观测中检测到蓝移吸收线,此时通量高出约30%。材料的位置被限制在<0.006pc的可变性。详细的模型支持的识别与电离的反射吸积盘在~20 - 100 r_g的黑洞和高度电离和大量的超快流出速度~0.1 c,分别。外流很可能是由辐射压力加速的,但不能排除额外的磁推力。测得的高流出率和机械能支持椎间盘流出可能具有重要反馈作用的说法。这项工作为射电响亮的活动星系核中吸积盘与外流的联系提供了第一个直接证据,可能也与喷流活动有关。
2011-08-30 astro-ph.HE
Estimation of the mass outflow rates from viscous accretion discs
我们研究了黑洞周围的粘性吸积盘,以及所有可能的吸积解,包括激波吸积和无激波吸积分支。本文研究了激波驱动的黑洞粘性吸积盘双极外流。对于每一组边界条件,可以确定两个临界粘度参数$α_{cl}$和$α_{cu}$,在这两个参数内可能发生定常激波。绝热激波已被发现高达粘度参数$α=0.3$,而在耗散和质量损失的存在下,我们已经发现稳定激波高达$α=0.15$。质量流出率可能会随着圆盘参数的变化而增加或减少,通常约为质量流入率的几到10%。结果表明,在相同的外边界条件下,随着$α$的增大,激波阵面的距离减小。我们还表明,耗散的增加减少了热驱动后的冲击盘,因此,质量流出率下降到几个百分点。
2012-12-18 astro-ph.HE
The influence of outflow in supercritical accretion flows
利用自相似解求解了存在辐射力和外流的超临界吸积流的辐射流体动力学方程。与前人的研究相比,本文采用幂律函数形式的质量流入流量为$ \dot{M} \propto r^{s} $。当能量方程中包含辐射冷却项时,我们发现了$ s = 1 $。相应地,获得了相对于半径的有效温度分布为$ T_{\text{eff}} \varpropto r^{-1/2} $。此外,我们还研究了外流对吸积流动力学的影响。我们还计算了吸积流从盘表面发射的连续谱以及辐射光度。此外,我们的研究结果表明,平流参数,$ f $,强烈依赖于质量流入率。
2016-03-29 astro-ph.HE
New Global 3D MHD Simulations of Black Hole Disk Accretion and Outflows
人们普遍认为,类星体和其他活动星系核(AGN)是由物质吸积到中心的超大质量黑洞上提供动力的。虽然数值模拟已经证明了磁场在产生被认为是吸积所必需的湍流方面的重要性,但到目前为止,它们还没有产生解释最强大的源所需的高质量吸积率。我们描述了我们正在开发的新的全球3D模拟,以评估辐射和非理想MHD在产生磁化外流,可以提高角动量传输和质量吸积的整体速率的重要性。
2009-02-03 astro-ph.HE
Spectral Energy Distribution of the inner accretion flow around Sgr A* -- Clue for a weak outflow in the innermost region
Sgr A* 是一个独特的实验室,用于详细研究低光度超大质量黑洞(SMBH)周围的吸积过程。最近的X射线观测允许空间分辨建模的排放从吸积流周围的SMBH,放置严格的约束的流量和光谱形状的吸积从内部区域与$r<10^3~r_g$,其中$r_g$是引力半径的黑洞。我们在这里提出的第一个建模的多波段光谱能量分布(SED)的内部区域,以更好地约束最里面的吸积流的物理条件。我们的建模使用马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法来拟合SED,占的限制在外部半径的$10^3~r_g$从早期的作品和吸积流的主导$30~r_g$的亚毫米凸块的吸积率。研究发现,不同的拟合方法对流出指数的拟合结果有很大的差异。如果只考虑SED中最亮的部分,即亚毫米级凸起,则外流指数约为0,而如果还包括低频无线电数据和X射线数据,则外流指数可能为0.37甚至更高。拟合结果差异较大,说明外流指数沿半径方向应是变化的,即在最外侧区域外流较强,而在最内侧区域外流较弱。这种弱的外流与数值模拟结果一致,并有可能更好地解释多频带SED。
2018-11-06 astro-ph.HE
Unstable mass-outflows in geometrically thick accretion flows around black holes
黑洞周围的吸积流通常会导致质量外流,这种外流经常表现出不规则的行为。利用二维含时流体动力学计算,我们表明,在低角动量吸积流和平流主导吸积流等厚吸积流的情况下,质量外流是不稳定的。对于低角动量流动,当粘性参数$α$为$α\le 10^{-3}$时,赤道面上向内吸积的物质与沿旋转轴向外流出的气体发生相互作用,在两种流动的界面处形成离心支撑的斜激波。在激波内部产生的热的稀薄的团块向外边界生长,导致爆发性的物质外流。对流主导的吸积流最终形成一个圆环盘,其内缘位于$3R_{\rm g} \le r \le 6R_{\rm g}$,中心位于$6R_ {\rm g} \le r \le 10R_{\rm g}$,在圆环盘的内缘附近间歇性地形成一系列热团,并沿圆环盘的外表面生长。其结果是,亮度和质量流出率被不规则地调制,亮度增强10-40%,质量流出率增加几十倍。我们解释的不稳定性的流出是由于开尔文-亥姆霍兹不稳定性,检查理查森数的开尔文-亥姆霍兹标准的内部区域的流动。我们认为,Sgr A* 的耀斑现象可能是由不稳定的质量外流引起的。
2015-07-15 astro-ph.HE
Growth of massive black holes at high-z via accretion predominantly driven by magnetic outflows
由吸积超大质量黑洞(SMBH)提供能量的发光类星体已经在早期宇宙的$z \gtrsim 7.5$中被发现,这对种子黑洞质量和SMBH的快速增长都有很强的限制。在这项工作中,我们将探讨如何通过爱丁顿有限吸积主要由磁场外流驱动的SMBHs的增长。大部分的角动量和释放的引力能都可以被磁流出所带走,因此即使圆盘以亚爱丁顿光度辐射,黑洞(BH)的质量吸积率也可以很高。研究发现,在$z\gtrsim 7$发现的几十亿太阳质量的SMBH可能是通过混沌吸积而形成的,主要是由恒星质量BH的磁流出驱动的,当圆盘以中等亮度($\sim 0.5$ Eddington亮度)辐射时,有轻微的流出。我们发现,大多数SMBH的自旋在中等值的自旋参数$a_*$,这意味着只有一小部分类星体可能有射电喷流。
2019-10-09 astro-ph.HE
Numerical Simulation of Hot Accretion Flows (II): Nature, Origin, and Properties of Outflow and Their Possible Observational Applications
先前的流体动力学(HD)和磁流体动力学(MHD)的热吸积流的数值模拟表明,质量吸积率随半径的减小而减小。两种模型被提出来解释这一结果。在ADIOS模型中,吸积速率向内减小的原因是外流气体的损失。在Cubert模型中,假设气体被锁定在对流涡旋中,这导致吸积速率向内减小。我们用HD和MHD模拟研究了吸积率向内减小的性质。我们计算了各种性质的流入和流出,包括质量通量,径向和旋转速度,温度,和伯努利参数($Be$)。结果表明,入流和出流不是以对流湍流为主的,而是系统的向内和向外运动。我们还分析了MHD吸积流的对流稳定性,发现它们是对流稳定的。这些结果表明,ADIOS方案是有利的。流入和流出的不同性质也表明,在HD和MHD流中产生流出的机制分别是与磁场相关的浮力和离心力。后一种机制类似于Blandford & Payne机制。我们还研究了初始条件的影响。我们发现$Be$的值主要由初始条件的$Be$的值决定。我们讨论了我们的外流模型的一些可能的观测应用。这些观测包括在银河系中心观测到的费米泡,以及在活动星系核和黑洞X射线双星中广泛观测到的风。
2012-10-10 astro-ph.HE
Outflow from Hot Accretion Flows
热吸积流的数值模拟表明,质量吸积率随着半径的减小而减小。两种模型被提出来解释这一结果。在绝热流入流出解(ADIOS)中,它被认为是由于流出中的气体损失。在对流主导的吸积流(CCEH)模型中,它被解释为因为气体被锁定在对流涡旋中。在本文中,我们使用流体动力学(HD)和磁流体动力学(MHD)模拟调查哪一个是物理的。我们计算和比较各种属性的流入(气体与向内的速度)和流出(气体与向外的速度)。结果表明,HD流动的出流温度高于入流温度,而MHD流动的出流比角动量远高于入流温度。我们还分析了MHD吸积流的对流稳定性,发现它们是稳定的。这些结果表明,系统的向内和向外运动必须存在,即,ADIOS模式备受青睐。流入和流出的不同性质还表明,在HD和MHD流中产生流出的机制分别是与对流相关的浮力和与磁场介导的角动量输运相关的离心力。后一种机制类似于Blandford & Payne机制,但这里不需要大规模的开放磁场。可能的观测应用进行了简要讨论。
2012-10-23 astro-ph.HE
An accretion disk-outflow model for hysteretic state transition in X-ray binaries
我们提出了一个平流主导吸积流(ADAF)与磁驱动外流的模型来解释在X射线双星(XRB)中观察到的滞后状态转变。当质量吸积率低于临界值时,发生从薄盘到ADAF的转变。ADAF的临界质量吸积率可以通过将平衡时标等同于ADAF的吸积时标来估计,这对它的径向速度是敏感的。薄圆盘的径向速度很小,这导致薄圆盘中的外场平流非常低效。ADAF存在于XRB的低/硬状态,与薄盘相比,它们的径向速度较大。ADAF可以有效地将外部场向内拖曳,因此可以形成穿过ADAF的强大尺度磁场,这可以加速ADAF中的一部分气体进入流出物。这样的流出可以从ADAF带走大量的角动量,这显著地增加了ADAF的径向速度。这导致高临界质量吸积率,低于该临界质量吸积率,具有磁流出的ADAF可以存活。计算结果表明,当气磁压力比为$β\sim 4$时,有磁流出的ADAF的临界亮度比常规ADAF的临界亮度高一个数量级.这可以自然地解释在XRB中观察到的滞后状态转变。
2016-01-20 astro-ph.HE
The large-scale magnetic field of a thin accretion disk with outflows
穿过吸积盘的大尺度磁场在喷流/外流的发射中起着重要的作用。这个场可能是由周围环境(星际介质或伴星)中的等离子体从吸积盘中平流向内产生的。有人建议,外部磁场可以被有效地拖在一个薄磁盘与磁流出向内。我们构造了一个自洽的全球盘外流模型,其中大尺度场是由外场在盘内的平流形成的。外流被这个与盘共同旋转的场加速,这带走了盘的大部分角动量,使其结构与传统的粘性盘结构显着不同。我们发现,在磁盘的内部区域的磁场强度可以是几个数量级高于外部磁场强度的几何薄磁盘与$H/R \sim 0.1$,如果在磁盘的外缘的气体磁压力比$β_{\rm out} \sim 10^2 $。出流速度呈层状结构,它随着发射的半径而减小。从盘的内部区域流出的质量可以被加速到$ \sim 0.2-0.3$ c,流出的质量损失率是盘的外部半径处的质量吸积率的$ \sim 10 - 70\%$,这可以解释在一些活动星系核(AGN)中观察到的快速流出。
2019-01-29 astro-ph.HE
New Spectral State of Supercritical Accretion Flow with Comptonizing Outflow
超临界吸积流不可避免地产生辐射压力驱动的外流,这将康普顿上散射来自底层吸积流的软光子,从而产生硬发射。我们进行二维辐射流体动力学模拟的超临界吸积流和外流,将这种康普顿散射效应,并证明出现了一个新的硬光谱状态在更高的光子光度比薄盘状态。在这种状态下,随着光子亮度的增加,光子指数减小,硬发射的分数增加。对于近正面光源,当表观光子光度为${\sim}30L_{\rm E}$(其中$L_{\rm E}$为爱丁顿光度)时,康普顿$y$参数为单位数量级(因此光子指数将为$\sim 2$)。这解释了观测到的光谱硬化的ULX NGC 1313 X-2在其增亮阶段,从而支持超临界吸积到恒星质量的黑洞在这个ULX模型。
2009-04-27 astro-ph.HE
NGC 300 ULX1: spin evolution, super-Eddington accretion and outflows
NGC300 ULX 1是一颗超亮的X射线脉冲星,在短短4年时间里,它的自旋从大约126 s演化到不到20 s,这与稳定的质量吸积速率是一致的。在发现它之后,我们一直在用Swift/XRT和NICER监测该系统,以进一步研究它的性质。我们发现,即使观察到的系统的通量下降了$\gtrsim$ 20倍,自旋的速度几乎保持不变。一个可能的解释是,观测到的通量减少是由于外流或进动吸积盘造成的遮蔽物质吸收增加的结果。
2019-07-24 astro-ph.HE
A global solution to a slim accretion disk with radiation-driven outflows
薄盘的厚度取决于辐射力与黑洞重力垂直分量之间的平衡。结果表明,垂直重力随圆盘高度的增加而增加,当圆盘厚度超过某一临界值时,垂直重力随圆盘高度的增加而减小,这意味着当圆盘厚度超过某一临界值时,圆盘表面的气体可能被辐射力驱入外流.在这项工作中,我们得到了一个全球性的解决方案,一个薄盘辐射驱动的外流。我们发现,当吸积率$\dot{m} \gtrsim 1.78-1.91$($\dot{m}=\dot{M}/\dot{M}_{\rm Edd}$,和$\dot{M}_{\rm Edd}=L_{\rm Edd}/0.1c^2$)依赖于BH质量时,盘表面的外流被驱动,而当吸积率低于这个临界值时,盘表面的外流被抑制.质量吸积率随着半径的减小而减小,即使盘外缘的质量吸积率非常高,BH吞噬的气体的速率也总是限制在$\dot{m}_{\rm in}\sim 1.78-1.91$。这可能会限制早期宇宙中通过吸积而产生的大规模BH增长。由于外流的存在,有一个上限的辐射通量的磁盘,这导致饱和的连续光谱的磁盘在高能量带的外流。这可以通过类星体或/和BH X射线双星的观测来检验。
2019-09-17 astro-ph.HE
Strong surface outflows on accretion discs
为了解释在类新星变星中看到的稳定吸积盘的意外径向亮度分布,Nixon & Pringle(2019)提出,吸积能量通过强磁驱动的表面流向外重新分布。在本文中,我们注意到,“强大的,旋转盘风”中观察到的软状态的黑洞X射线双星,也在磁盘周围的磁化中子星在她的X-1,具有外流的性质,假设存在于类新星的可变吸积盘周围的白矮星。相关的性质是,流动不是风,而是,相反,约束流(以小于逃逸速度行进),在流动中的质量通量是在光盘吸积率的一个重要部分。
2020-03-03 astro-ph.HE
A magnetic accretion disk-outflow model for changing look active galactic nuclei
变貌活动星系核(CL)的变貌时间尺度通常为几年到几十年(有些甚至短于一年),比标准薄吸积盘的粘性时间尺度短得多。这意味着CL活动星系核的变化不能通过改变薄盘的质量吸积率来再现。在这项工作中,我们采用一个磁吸积盘流出模型来计算主要由磁流出驱动的盘的流入时间。在该模型中,圆盘中气体的大部分角动量被流出物带走,因此其径向速度可以显著高于传统粘性圆盘的径向速度。我们的计算表明,这种盘的流入时间与流出可以是几年到几十年左右。计算出的流出盘能谱与观测到的CL AGN Mrk 1018的低能态和高能态能谱都能很好地拟合。在高态下,这种有流出的圆盘的流入时间大约为5年,而在低态下,它变成了$\sim 20$年,这与Mrk 1018的观测结果大致一致。
2021-06-01 astro-ph.HE
Magnetohydrodynamic Simulations of Active Galactic Nucleus Disks and Jets
有一个广泛的共识,即吸积到超大质量黑洞和随之而来的喷流形成的动力观测到的活动星系核(AGN)的发射。然而,关于喷流如何在吸积流中形成,它们与黑洞自旋的可能关系,以及它们如何与周围介质相互作用,人们的共识较少。在理论上,人们也对标准吸积盘模型的不稳定性以及与观测约束的持续差异表示担忧。尽管标准的吸积盘模型在X射线双星中的应用似乎很成功,但它面临着越来越多的观测约束,这对它在活动星系核中的应用提出了挑战。由于这些流动的动力学性质以及流体力学、磁场、辐射传输和弯曲时空之间的复杂相互作用,对这些问题的理论探索越来越依赖于数值模拟。我们得出以下结论:广义相对论磁流体力学(MHD)模拟的出现极大地提高了我们对喷流产生及其对黑洞自旋依赖性的理解。模拟结果表明,吸积盘和喷流都对穿过吸积流的磁通量以及吸积流角动量与黑洞自旋之间可能存在的不重合很敏感。辐射MHD模拟提供了新的见解发光吸积流的稳定性和突出的辐射粘性,紫外线不透明度的原子,和螺旋密度波在AGN的潜在重要性。
2021-01-21 astro-ph.HE
Nucleosynthesis in the gamma-ray burst accretion disks and associated outflows
我们研究了由II型中微子形成的伽马射线暴(GRB)吸积盘和从这些盘发射的外流中的核合成。我们处理的吸积盘具有相对较低的吸积率:0.001 M_sun s^{-1} <~ Mdot <~ 0.01 M_sun s^{-1},因此它们主要是平流主导的。我们报道了在该盘中合成了几种不寻常的核,如~(31)P、~(39)K、~(43)Sc、~(35)Cl和钛、钒、铬、锰、铜等多种同位素。我们还证实,铁,钴,镍,氩,钙,硫和硅的同位素得到合成的磁盘,如以前的作者所示。这样合成的重元素中的大部分从盘中喷出,并在流出物中存活下来。事实上,在几个伽玛暴的X射线余辉中已经观察到许多这些重元素的发射线。
2013-02-13 astro-ph.HE
A 2.5-dimensional viscous, resistive, advective magnetized accretion-outflow coupling in black hole systems: A higher order polynomial approximation. I
黑洞(BH)周围的吸积和流出的相关和耦合动力学基本上是由基本的守恒定律所支配的,因为流出从吸积区域提取物质、动量和能量。在这里,我们分析了一个强大的形式的2.5维粘性,电阻,对流磁化吸积流出耦合BH系统,在平均场磁流体动力学(MHD)制度。我们解决了完整的耦合MHD守恒方程组自洽,通过调用一个广义的多项式展开在二维。我们进行了一个临界分析的吸积流出区域,并提供了一个完整的准解析解的平流家庭。我们得到的物理合理的外流解决方案在高湍流粘度参数$α\, (\ge 0.3)$,并在一个减少的标度高度,磁应力压缩或挤压的流动区域。我们发现大尺度极向磁场$\bar B_P$的值随着吸积流几何厚度的增加而增强。另一方面,差动磁转矩($-r^2 \bar B_φ \bar B_z$)随着$\dot M$的增加而增加。随着$α$值的增加,$\bar B_P$、$-r^2 \bar B_φ \bar B_z$以及等离子体β $β_P$得到强烈增强,增强了垂直通量向外的输送。我们的解表明,在中等平流模式中,磁离心加速在径向吸积流中可能起主导作用,而在强平流模式中,热压力梯度可能在等离子体的垂直输运中起更大的作用。
2016-11-08 astro-ph.HE
General relativistic magnetohydrodynamic dynamo in thick accretion disks: fully nonlinear simulations
最近由事件视界望远镜(EHT)合作在毫米波长下对M87黑洞的成像引发了人们对广义相对论磁流体力学(GRMHD)体系中磁化等离子体吸积数值模型的新兴趣。在这里,非理想的模拟,包括电阻效应,最重要的是,平均场发电机行动由于子尺度,未解决的湍流,第一次应用到这样的系统中的完全非线性制度。结合差分旋转的磁盘,发电机过程是能够产生指数增长的任何初始种子磁场所需的值来解释的意见,当不稳定性趋于饱和,即使在没有人为的淬火效果。在达到最后的饱和阶段之前,我们观察到指数增长的二级区域,其中磁场由于吸积而增加得更慢,这修改了潜在的平衡。通过改变发电机系数,我们得到不同的增长率,虽然该领域似乎饱和在大致相同的水平,至少在这里探讨的参数的有限范围内,提供了大量的值的MAD参数磁化吸积。对于合理的中心质量密度值和常用的相对论热电子同步辐射的配方,我们的模型是能够自然地再现所观察到的通量的Sgr A*,EHT的下一个目标。
2019-11-05 astro-ph.HE
The r-process nucleosynthesis in the outflows from short GRB accretion disks
短的伽马射线暴需要一个旋转的黑洞,周围环绕着磁化的相对论性吸积盘,例如由合并的双中子星或中子星-黑洞系统形成的吸积盘。克尔黑洞的吸积是产生无重子相对论性喷流的机制。一个额外的非准直流出,包括亚相对论性的富含中子的材料,变得不受热,磁和粘性力的约束,是蓝色和红色千诺瓦的原因。我们用相对论磁流体力学模拟吸积盘,并采用真实的核物质状态方程,探讨了二次外流的形成、组成和几何结构。我们计算的核合成r-过程的产量通过采样的流出与一组密集的示踪粒子。在新合成的原子核中,来自残余r-过程放射性的核加热预计将为红色千诺瓦提供动力,独立于动力学喷出物成分,在合并时发射,以及中子贫的宽极流出,由中微子风从超大质量中子星表面发射。我们的模拟表明,磁盘的磁化和高黑洞自旋都能够发射快速风外流($v/c\sim 0.11-0.23$)与广泛的电子分数$Y_{\rm e}\sim 0.1-0.4$,并帮助解释在kilonova光变曲线中观察到的多个组件。通过非束缚流出从合并后盘的总质量损失在初始盘质量的2%和17%之间。
2019-07-16 astro-ph.HE
Radiation-magnetohydrodynamic Simulations of Accretion Flow Formation After a Tidal Disruption Event
通过三维辐射磁流体动力学模拟,研究潮汐瓦解事件后磁场对吸积流形成的影响,发现碰撞驱动外流和偏心吸积流,光度达约4-6×10^44 erg/s。
2025-10-26 astro-ph.HE
The outflows accelerated by the magnetic fields and radiation force of accretion disks
发光吸积盘的内部区域是辐射压控制的。我们估计了辐射压主导的吸积盘的表面温度,θ =(c_s/r Ω_K)^2 <<(H/r)^2,它明显低于气压主导的吸积盘的表面温度,θ(H/r)^2.这意味着,只有当沿磁场线的有效势垒极浅或不存在势垒时,外流才能从辐射压主导盘的光球层磁性地发射。对于后一种情况,流出中的慢音速点可能在盘中,这导致盘上方的缓慢圆形稠密流。这意味着从辐射压主导的盘中发射喷流需要热气体(可能在日冕中),这为某些X射线双星和活动星系核中的相对论喷流与热等离子体有关的观测证据提供了一个自然的解释。我们研究了由吸积盘的磁场和辐射力加速的盘上方热日冕的外流。我们发现,在辐射力的帮助下,流出的质量损失率很高,这导致了缓慢的流出。这可能是为什么射电强窄线塞弗特星系中的喷流与耀变体中的喷流相比一般来说是温和的相对论性的原因。
2014-01-18 astro-ph.HE
Clumpy Outflow from Supercritical Accretion Flows
超临界(或超爱丁顿)吸积流中的物质的显着部分被吹走的辐射力,从而形成外流,然而,这种辐射驱动的外流的性质一直知之甚少。我们在一个514 r_S × 514 r_S(r_S为Schwarzschild半径)的大模拟箱中对10或10^8太阳质量的黑洞的超临界吸积流进行了全球二维辐射-磁流体动力学模拟。我们证实,未准直的流出速度的10倍的光速出现从吸积流的最里面的一部分超过10 - 50度的大角度从磁盘旋转轴。重要的是,在~ 250 rS高度以上,流出流表现为团簇结构.团簇的典型尺寸约为10 rS,对应于一个光学深度,其形状沿流出方向略微拉长。由于团块开始形成在(向上)辐射力克服(向下)重力的层中,瑞利-泰勒不稳定性似乎是主要原因。此外,当辐射漏斗穿过辐射压力支持的大气时产生的辐射流体动力学不稳定性也可能有助于形成一个光学厚度的团块。磁光子泡的不稳定性似乎不是必要的,因为类似的cluerous流出结构中获得非磁辐射流体动力学模拟。由于团块的空间覆盖因子估计约为0.3,而且它们的光学厚度略高,因此它们至少可以解释活动星系核的一些快速光变。我们进一步讨论了由云团外流产生宽线云的可能性。
2013-05-05 astro-ph.HE
On the structure of Accretion Disks with Outflows
为了研究吸积盘的外流,我们在球坐标系($rθϕ$)下求解了吸积盘的流体动力学方程组,得到了吸积盘沿$θ$方向的显式结构.利用径向自相似假设,将方程组转化为关于$θ$坐标系的常微分方程组,然后在赤道平面上采用对称边界条件求解,得到了速度场.采用$α$粘度公式,并引入平流因子$f$简化能量方程,计算结果表明,对于Shakura-Sunyaev湍流(SSD),气盘为较薄的准开普勒气盘;对于平流吸积流(ADAF),气盘为较厚的亚开普勒气盘,气盘为细长气盘,这与以往流行的分析模型一致.然而,流入区和流出区总是存在的,除了当粘度参数$α$太大,这支持了一些最近的数值模拟工作的结果。我们的结果表明,外流应该是常见的各种吸积盘和可能更强的细长盘,其中平流和辐射压力占主导地位。我们还提出了结构依赖于输入参数,并讨论了它们的物理意义。这项工作的注意事项和可能的改进,在未来进行了讨论。
2011-03-22 astro-ph.HE
Estimation of mass outflow rates from viscous relativistic accretion discs around black holes
研究了非旋转黑洞周围的Schwarzschild度规流,得到了完全广义相对论下的自洽吸积-抛射解。我们涵盖了整个参数空间中的平流制度,以获得冲击,以及,无激波吸积解决方案。我们用冯-蔡佩尔曲面计算喷流流线,并将喷流运动方程投影到流线上,与吸积盘运动方程同时求解。我们发现,在广义相对论公式中不存在{for $α\gsim0.06$ }的定常激波,但如果考虑质量损失,定常激波会更小。结果表明,对于固定的外边界,激波随着粘性参数的增加而向视界移动。质量流出率随着激波向黑洞靠近而增加,但最终会减小,在激波{位置}的某个中间值处最大。喷流的终端速度随激波强度的增大而增大,从定量上讲,当激波强度为$\rsh < 20 \rg$时,喷流的终端速度为$v_{{\rm j}\infty} > 0.1$.在广义相对论范围内得到的流出速率的最大值小于质量吸积速率的$6\%$。
2016-05-03 astro-ph.HE
Simulation of a Compact Object with Outflows Moving Through a Gaseous Background
相对于周围气体运动的致密物体会吸积物质并扰动其附近气体的密度。在经典的Bondi-Hoyle-Lyttleton吸积图中,扰动的形式是物体后面的一个过密尾流,它施加了一个动力学摩擦阻力。我们使用流体动力学模拟来研究吸积速率和动力学摩擦强度如何通过从致密物体流出的存在而被修改。我们表明,破坏尾流的流出减少动力摩擦,并扭转其符号时,流出是足够强的,在良好的定量分析计算的一致性。对于强各向同性外流,我们模拟的尺度结果是负动力学摩擦,即,净加速度。对于由再处理吸积驱动的类喷流,吸积速率和动力学摩擦的大小都随着更强大的喷流而下降。当喷流与致密天体的运动方向一致时,吸积速率是强间歇性的。外流的动力学效应可能是重要的致密天体的演化过程中的共同信封阶段的二元系统,吸积致密天体和大质量恒星遇到AGN盘。
2020-03-30 astro-ph.HE
Energy, momentum and mass outflows and feedback from thick accretion discs around rotating black holes
使用长时间的广义相对论磁流体动力学模拟的辐射效率低的吸积盘,从这样的系统的能量,动量和质量流出率估计。外流通过两种相当不同的模式发生:相对论性喷流和亚相对论性风。喷流的能量很大程度上取决于黑洞的自旋和视界处的磁通量。除非这些能量非常小,否则喷流中的能量输出超过风中的能量输出。对于在磁制动极限吸积的快速自旋黑洞,证实了喷流功率超过静止质量能量的总吸积速率。然而,由于强准直,喷流可能不会对其周围环境产生显著的反馈效应。风中的能量比较适中,对黑洞自旋和磁通量的依赖性较弱。然而,由于风对着一个大的立体角,预计它将提供有效的反馈范围广泛的尺度内的主星系。得到了射流和风中能量和动量外流率的经验公式。
2013-11-22 astro-ph.HE
Three-dimensional Global Relativistic Radiation Magnetohydrodynamics of Magnetically Arrested Disk Accretion Flows in AGNs
National Tsing Hua University(国立清华大学);Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica(中央研究院天文及天文物理研究所);Center for Theory and Computation, National Tsing Hua University(国立清华大学理论中心);Physics Division, National Center for Theoretical Sciences, National Taiwan University(台湾大学理论科学中心物理组);Hakodate Campus, Hokkaido University of Education(北海道教育大学函馆校区)
研究通过三维辐射相对论磁流体动力学模拟,探讨了磁性束缚盘吸积流中黑洞自转对辐射和动力学的影响,发现自转对吸积流动态和光谱能量分布影响较小。
2026-03-12 astro-ph.HE
Radiation hydrodynamics simulations of wide-angle outflows from super-critical accretion disks around black holes
通过在Schwarzschild半径为5000的大计算域上进行二维辐射流体动力学模拟,揭示了黑洞周围超临界吸积流的辐射力可以产生广角外流.径向速度(v_r)大于逃逸速度(v_esc)的流出流的角尺寸随着离黑洞距离的增加而增大。结果,质量在所有方向上以v_r > v_esc的速度被吹走,除了赤道面附近,θ =0- 85 ^circ,其中θ是极角。每单位时间从外边界喷出的质量大于质量吸积到黑洞上的速率,约为150 L_Edd/c ^2,其中L_Edd和c是爱丁顿光度和光速。这种广角高速外流的动力学功率与光子光度相当,并且比爱丁顿光度大几倍。这相当于恒星质量的黑洞的约10^39-10^40尔格/秒。我们的模型与在一些超亮X射线源(ULX)中观察到的激波激发气泡的观测结果一致,支持ULX是由恒星质量黑洞的超临界吸积提供动力的假设。
2014-12-15 astro-ph.HE
Linking accretion flow and particle acceleration in jets. I. New relativistic magnetohydrodynamical jet solutions including gravity
我们提出了一个新的,近似的方法来模拟重力存在下的相对论性喷流的加速和准直。这种方法在整个计算域中是自相似的,其中重力效应可以忽略不计,并且在通量管内是自相似的。这些解决方案适用于从小区域(例如,靠近吸积盘的内缘)。正如早期的工作所暗示的,气流可以会聚到旋转轴上,潜在地产生准直激波。在这个方法的第一个版本中,我们通过与非相对论性流动类比,推导出引力对相对论性方程的贡献。这种方法捕获了流动等离子体的相对论动力学引力质量,但不是由于内部热能和磁能。一个更复杂的治疗,从基本的广义相对论磁流体动力学方程,目前正在开发。在这里,我们提出了一个初步的探索参数空间,描述的影响模型参数的流动解决方案和准直冲击的位置。这些结果提供了新的,半解析模型的相对论性射流,可以约束附近的条件,通过拟合射流中断看到越来越多的X射线双星的黑洞的基础。
2012-09-21 astro-ph.HE
Two-dimensional Inflow-outflow Solution of Supercritical Accretion Flow
给出了超临界吸积流辐射流体动力学方程的二维流入流出解。与以前的研究相比,我们包括所有的组件的粘性应力张量。我们假设流体为稳态流动,在球坐标系的$ r-θ$域中采用径向自相似解求解方程组。微分方程组已从旋转轴到赤道平面积分。我们发现,自相似性假设要求的径向分布的密度描述的$ ρ(r) \propto r^{-0.5} $。相应地,质量流入速率的径向分布随着半径的减小而减小,如$ \dot{M}_\mathrm{in} \propto r $。在我们的解中发现了流入-流出结构。在$ θ> 65^{\circ} $区域内存在流入,在该区域之上,流动向外移动,流出可以发起。分析了外流的驱动力,发现辐射力占主导地位,并以极向速度$ \sim 0.25 c $向外推动气体粒子。对出流特性进行了研究。结果表明,入流的质量通量加权角动量小于出流的质量通量加权角动量,因此,出流可以输送流动的角动量。我们还分析了超临界圆盘的对流稳定性,发现在没有磁场的情况下,流动是对流不稳定的。我们的分析结果与以前的数值模拟的超临界吸积流是完全一致的。
2019-11-05 astro-ph.HE
Studying Postmerger Outflows from Magnetized Neutrino-cooled Accretion Disks
紧密双星合并产生的自旋黑洞周围的中子冷却吸积流是形成喷流和发射磁驱动外流的一个有希望的方案。基于LIGO和Virgo天文台对GW170817引力波的探测以及电磁观测,该模型可以解释短持续时间伽马射线暴(GRB)和kilonova辐射的中心引擎。利用开放源代码的GRMHD HARM-COOL程序,在固定弯曲时空背景下,发展了几种具有真实状态方程的二维磁化吸积盘-黑洞模型.我们应用粒子示踪技术来测量流出物的性质。选择的磁盘和黑洞的初始参数的方式来表示不同的可能合并后的情况下合并的紧凑对象。我们的模拟显示了黑洞的自旋和喷出的质量之间有很强的相关性。一般来说,合并产生巨大的圆盘和快速旋转的黑洞会产生更强的外流。我们观察到我们的模型产生的风具有中等速度($v/c \sim 0.1-0.2$)和宽范围的电子分数。我们使用这些结果来估计可能的放射性供电的瞬态发射这样的系统的光度和光变曲线。我们发现亮度峰值范围内的$10^{40}-10^{42}$ erg/s,这与以前的研究盘风外流。
2022-12-11 astro-ph.HE
The influence of large scale magnetic field in the structure of supercritical accretion flow with outflow
本文研究了有外流时,有序大尺度磁场对超临界吸积流结构的影响。在圆柱坐标系下($r, φ,z$),利用自相似解写出了1.5维、定常($\frac{\partial}{\partial t}=0$)和轴对称($\frac{\partial}{\partial φ}=0$)的流入流出方程。本文还建立了一个由环形分量和垂直分量磁场共同作用的辐射压支持的吸积流模型。为了研究外流,我们采用了一个与半径有关的质量吸积率$\dot{M}=\dot{M}_{out}{(\frac{r}{r_{out}})^{s+\frac{1}{2}}}$和$s=\frac{1}{2}$。在前人工作的基础上,我们考虑了质量、径向和角动量的交换以及流入和流出之间的能量。我们在数值上发现,磁场的两个分量对圆盘的厚度具有相反的影响,而对流体的径向速度和角速度具有类似的影响。我们发现,磁场环向分量的存在将导致径向速度和方位速度的增加以及圆盘的相对厚度的增加。此外,当磁场的垂直分量在磁化流中变得重要时,盘的厚度将减小。结果表明,质量流入率、流出比能对平流参数有很大影响,增大这两个分量的磁场,吸积流的温度将显著降低。另一方面,我们已经表明,高值的$\dot{m} (\dot{m}>>1)$的薄盘的热光度是不敏感的质量吸积率,并保持恒定($L \approx 10 L_{E}$)。
2017-05-21 astro-ph.HE
Loaded magnetohydrodynamic flows in Kerr spacetime
利用半解析的理想MHD模型,结合等离子体注入的磁场线,研究了质量和能量负载对Kerr黑洞能量提取效率的影响.我们发现一个临界负荷以下的等离子体流入到黑洞的比能量是负的,高于它是积极的,并确定两种类型的流量具有不同的属性;在亚临界负荷的磁流出发射从能层,由于提取的黑洞自旋能量,最初提出的Blandford和Znajek。在超临界载荷下,流动结构取决于注射过程的细节。在注入的等离子体是相对热的情况下,压力驱动的,双trans-magnetosonic流是从位于能层外的驻点发射的,在内部和外部轻圆柱体之间。储存在磁层中的一部分能量被黑洞吸收,其余的能量以相对论性外流的形式出现在无穷远处。当注入的等离子体是冷的时,流出可能根本不形成。我们讨论了我们的结果对伽马射线暴和活动星系核的意义。
2013-10-05 astro-ph.HE