Magnetically driven accretion disc winds: the role of gas thermodynamics and comparison to ultra-fast outflows
风通常在发光的活动星系核（AGN）中观测到。这些风的一个合理模型是磁流体动力学（MHD）盘风。对于薄吸积盘产生的盘风，这类MHD模型通常采用等温或绝热假设。在这项工作中，我们进行二维MHD模拟实施不同的热处理（等温，绝热和辐射），以研究它们对风从薄吸积盘的影响。我们发现，无论是等温模型和绝热模型高估了温度，低估了盘风的力量，并不能预测风的局部结构，通过求解能量方程与辐射冷却和加热得到的结果相比。基于辐射冷却和加热的模式，电离参数，柱密度和盘风的速度已经与观测到的超快外流（UFO）进行了比较。我们发现，在我们的模拟中，不明飞行物只能在史瓦西半径的数百范围内产生。在更大的半径范围内，没有发现不明飞行物。因此，纯MHD风不能解释所有观测到的不明飞行物。
2022-06-18 astro-ph.HE
Two-temperature, Magnetically Arrested Disc simulations of the jet from the supermassive black hole in M87
我们提出了两个温度，辐射广义相对论磁流体动力学模拟磁制动盘（MAD），推出强大的相对论射流。我们的模拟的质量吸积率的缩放，以匹配周围的超大质量黑洞在M87吸积流的光度。我们考虑了两种电子加热的次网格方法：一种基于朗道阻尼湍流级联，另一种基于反相对论磁重联加热。模拟产生的喷流的功率为M87的观测值的顺序。这两个模拟产生的光谱都与M87在射电、毫米和亚毫米波段的观测结果一致。此外，在15 GHz和86 GHz之间的频率在两个模型中预测的图像核心移位与观测结果一致。在43和86 GHz，这两个模拟产生的大开角射流与VLBI图像一致。这两个模型都产生了230 GHz的图像，其中有明显的黑洞阴影，这些阴影可以被事件视界望远镜（EHT）解析，尽管在17度的视角下，230 GHz的图像太大，无法与2009年和2012年的EHT观测相匹配。来自模拟的230 GHz图像在几个月到几年的时间尺度上是动态的，这表明重复的EHT观测可能能够检测到事件视界处旋转磁场的运动。
2019-04-09 astro-ph.HE
A Model of Magnetically Induced Disc-Corona for Black Hole Binaries
提出了一个基于大尺度磁场的黑洞与吸积盘的磁连接模型。MC引起黑洞与盘之间的能量和角动量输运，闭合场线将从盘蒸发的热物质输送到盘上方的日冕中，形成磁感应盘-日冕系统，其中日冕具有与大尺度磁场相同的位形。在Kerr度规下数值求解动力学方程，其中大尺度磁场由发电机过程和磁压与气压均分决定.这样就可以得到一个全局解，而不必事先假设大尺度磁场的分布。MC效应主要表现在三个方面。(1)快速旋转的黑洞的旋转能量可以被提取，增强了吸积盘中的耗散;（2）闭合的磁力线为日冕物质从吸积盘逃逸并最终落入黑洞提供了一个天然的通道;（3）日冕的范围可以由磁通量守恒来限定。用Monte-Carlo方法模拟了该系统的高能谱，发现谱的相对硬度随吸积率或黑洞自旋$a_*$的增大而减小.我们拟合了三个黑洞双星（GRO J1655-40，XTE 1118+480和GX 339-4）在低/硬态和很高态下的典型X射线谱。
2009-01-20 astro-ph.HE
Saturation of the magnetorotational instability and the origin of magnetically elevated accretion discs
本文提出MRI通过自调节机制决定净垂直磁场吸积盘中角动量输运强度，再现α∝β_z^{-1/2}标度关系，并将其推广到强环向磁场情形，指出磁抬升盘需额外湍流源，推测撕裂模可能是候选机制。
2023-04-16 astro-ph.HE
Is accretion flow magnetically arrested in M87?
Institute for Astronomy, School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院天体物理研究所）；Center for Cosmology and Computational Astrophysics, School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院宇宙学与计算天体物理中心）；Department of Astronomy, School of Physics and Astronomy, Key Laboratory of Astroparticle Physics of Yunnan Province, Yunnan University（云南大学物理与天文学院天文学系云南省高能粒子物理重点实验室）；School of Physics and Electronic Science, Guizhou Normal University（贵州师范大学物理科学与电子科学学院）；Department of Astronomy, School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院天文学系）
本研究通过计算M87喷流功率与吸积率，发现需外部磁场放大至黑洞视界数百高斯，表明其吸积流必须处于磁停滞状态，除非喷流功率显著低于1.75×10^43 erg/s。
2026-09-24 astro-ph.HE
Sgr A* X-ray flares from non-thermal particle acceleration in a magnetically arrested disc
Sgr A* 在近红外和X射线波段表现出耀斑，这些波段的亮度以$10-100$的倍数增加，持续$\approx 60$分钟。其中一个解释这些耀斑的模型是由吸积流中的磁重联事件加速的非热粒子的同步辐射。我们使用的结果从PIC模拟的磁重联后处理的三维双温度GRMHD模拟的磁制动盘（MAD）。我们确定电流片，检索它们的属性，估计它们的潜力，以加速非热粒子和计算预期的非热同步辐射。我们发现，MADs的通量爆发可以为将非热粒子加速到能量$γ_e \lesssim 10^6$并同时产生X射线和近红外耀斑提供合适的条件。通过选择合适的电流片参数和简化的同步辐射冷却方案，该模型可以同时再现静止和闪耀X射线的亮度以及X射线的谱形。虽然近红外耀斑主要是由于MAD通量爆发期间黑洞附近温度的升高，但X射线发射来自黑洞附近高磁化低密度区域的窄电流片和黑洞上通量重新连接的赤道电流片。因此，并不是所有的红外耀斑都伴随着X射线耀斑。非热耀斑发射可以扩展到非常硬（$\lesssim 100$ keV）的X射线能量。
2022-02-14 astro-ph.HE
Electromagnetic vs. Lense-Thirring alignment of black hole accretion discs
吸积盘和黑洞（BH）的角动量通常彼此不对齐，这会导致吸积盘扭曲，并导致产生的任何喷流弯曲。我们考虑一个光盘，是错位在大半径和扭矩的Lense-Thirring（LT）进动和Blandford-Znajek（BZ）射流扭矩。我们考虑了各种光盘状态，包括辐射效率低的厚光盘，辐射效率高的薄光盘，和超爱丁顿吸积盘。BZ射流的磁场强度是从标准均分参数或磁制动盘（MAD）模拟中选择的。我们表明，标准的薄吸积盘可以达到自旋盘对齐到大半径之前LT将发挥作用，所造成的缓慢的下降时间，即使是一个弱的BZ喷气时间来调整光盘。我们发现，几何厚的辐射效率低下的磁盘和超爱丁顿光盘在MAD状态达到磁盘自旋对齐附近的黑洞时，密度分布是浅的磁流体动力学模拟，而BZ喷气对齐磁盘陡峭的密度分布（在对流为主的吸积流）与BH自旋到更大的半径。我们的研究结果表明，BZ喷流扭矩应影响BH自旋大小和方向的宇宙学演化，BH自旋在活动星系核和X射线双星的测量，和事件视界望远镜观测的磁盘或喷流在强场重力制度的解释。
2015-12-25 astro-ph.HE gr-qc
On the torque exerted by a warped, magnetically threaded accretion disk
大多数天体物理学上的吸积盘都可能是翘曲的。在X射线双星中，吸积中子星的自旋演化与中子星磁场和吸积盘之间的相互作用密切相关。关于中子星磁场穿过共面吸积盘所产生的吸积力矩，已有大量的研究，但关于翘曲/倾斜吸积盘的相关工作还很缺乏。在本文中，我们开发了一个简化的两个组件模型，其中的磁盘是由一个内共面部分和一个外，倾斜的一部分。基于环向磁场分量的形成和演化的标准假设，我们导出了无量纲力矩，证明了与共面圆盘相比，翘曲/倾斜圆盘更容易使中子星自旋上升，并讨论了各种初始参数对力矩的可能影响。
2020-09-15 astro-ph.HE
Jets, disc-winds and oscillations in general relativistic, magnetically driven flows around black hole
相对论喷流和盘风是BH-XRB和活动星系核中的典型特征。然而，许多物理细节的喷射发射和驱动盘风从底层吸积盘仍然没有完全理解。在这项研究中，我们进一步调查的磁场强度和结构在发射喷流和盘风的作用。特别是，我们探讨喷流，风和吸积盘周围的中央黑洞之间的联系。我们使用自适应网格加密进行吸积-喷射系统的轴对称GRMHD模拟。从本质上讲，我们的模拟开始与薄吸积盘平衡。通过选择不同的磁场强度和初始磁场倾角的组合进行了广泛的参数研究。我们的研究发现了由Blandford \& Znajek（BZ）机制驱动的相对论喷流和由Blandford \& Payne（BP）机制驱动的盘风。我们还发现，等离子体团的形成是由于重联事件，这些等离子体团平流与盘风。结果，由于极向磁场的张力在吸积盘的内部增强，导致盘截断和振荡。这些振荡导致射流质量流率中的燃烧活动。我们发现模拟运行与较低的等离子体- $β$的值，和较低的倾角参数更容易形成等离子体团和随后的内盘振荡。我们的模型提供了一个可能的模板，以了解BH-XRB的光谱状态转换现象。
2021-05-24 astro-ph.HE
Magnetic support, wind-driven accretion, coronal heating, and fast outflows in a thin magnetically arrested disc
研究磁捕获盘（MADs）的动力学特性，发现薄盘因湍流磁压和风驱动角动量传输而垂直膨胀且密度降低，其增强的热耗散可为XRBs和AGN冕区供能，且MAD风与AGN超快外流观测一致。
2023-10-25 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
Steady-State Solutions for a Geometrically Thin Accretion Disk with Magnetically-Driven Winds
本文提出磁驱动吸积盘风的稳态解，发现风存在时光谱斜率偏离1/3，负斜率可作为磁驱动风的观测标志。
2025-01-22 astro-ph.HE
Radiative Properties of Magnetically-Arrested Disks
磁制动盘（MAD）出现时，吸积流提供了足够的量的磁通量。在这项工作中，我们使用磁流体动力学模拟的结果来设置磁场的配置，并研究由此产生的吸积流的动力学和辐射特性（即，没有喷气机）的疯狂。本文所发展的方法适用于有或无大尺度磁场的MAD和标准与正常演化（SANE）吸积流。对于辐射过程，我们包括同步辐射，韧致辐射和康普顿散射。我们发现，在一般情况下，MAD吸积流有类似的光谱的SANE，这复杂的任务区分MAD SANE。在相同的吸积速率下，MAD系统地比SANE亮。然而，临界吸积率超过热溶液停止存在的MAD是较低的。因此，MAD可以达到的最大光度与SANE相当，但略低于SANE，并且对磁通量的依赖性很弱。然后，我们讨论了我们的研究结果对活动星系核和吸积黑洞双星的影响。
2019-11-15 astro-ph.HE
Magnetically controlled accretion onto a black hole
本文讨论了一种假设被黑洞从其环境中俘获的物质被磁化（β~ 1）的吸积方案。我们表明，在这种情况下的吸积图片是强烈的影响流本身的磁场。在这种磁控吸积（MCA）的情况下，吸积功率主要转化为吸积流的磁能。快速放大的场阻止吸积流形成均匀的开普勒盘。相反，在离黑洞很远的地方（什瓦茨曼半径），流动被自己的磁场减速，并切换到非开普勒密集磁化板。板片中的物质被磁场限制，并在磁场湮灭的时间尺度上向黑洞移动。对板的基本参数进行了评价。交换不稳定性可能导致在板片上形成Z箍缩型的磁场位形，其中吸积功率可以转换为喷流和高能辐射。
2012-11-19 astro-ph.HE
Sgr A* near-infrared flares from reconnection events in a magnetically arrested disc
大振幅的Sgr A* 近红外耀斑是由能量注入黑洞事件视界附近的电子引起的。天体测量数据表明，连续旋转的发射区在明亮的耀斑，和相应的旋转的线性偏振角。一个广泛的物理耀斑模型调用磁重联。在这里，我们表明，这样的情况下，可以出现在一个广义相对论磁流体动力学模拟的磁制动盘。磁通量的饱和触发了喷发事件，在那里，磁性主导的等离子体从地平线附近被排出，形成旋转的螺旋结构。耗散通过在磁主导的等离子体和周围流体的界面处的重连而发生。这种耗散与Sgr A* 模型中近红外辐射的大幅增加有关，持续时间和振幅与观察到的耀斑一致。这样的事件发生在大致的时间尺度，以重新积累的磁通量从内部吸积盘，10小时为Sgr A*。我们研究了一个样本事件的近红外观测表明，发射形态跟踪边界的磁主导区域。当该区域围绕黑洞旋转时，近红外质心和线性偏振角都经历连续旋转，类似于Sgr A* 耀斑中看到的行为。
2020-08-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Magneto-rotational instability in magnetically polarized discs
磁旋转不稳定性（MRI）是最有可能的机制，在热，电离吸积盘的角动量的运输和能量耗散。这种不稳定性是通过差分旋转等离子体与嵌入的磁场的相互作用产生的。像自然界中的所有物质一样，吸积盘中的等离子体在与磁场相互作用时有可能成为磁极化的。在本文中，我们研究了这种磁化率的影响，参数化的$χ_m$，在MRI上，特别是在背景下的黑洞吸积。我们发现从线性分析的牛顿极限内的第一个不稳定模式的最小波长和最快增长模式的波长是短的顺磁性（$χ_m>0$）比在抗磁性（$χ_m<0$）光盘，所有其他参数相同。此外，饱和状态下的磁化参数（气体与磁压力的比率）在磁化率为正时应小于磁化率为负时。我们通过一组磁极化黑洞吸积盘的数值模拟证实了后一种预测。我们还发现，垂直整合的应力和质量吸积率是有点大时，光盘是顺磁性比当它是反磁性的。如果天体物理圆盘能够在任何显著的程度上变得磁极化，那么我们的结果将与正确解释观测结果相关。
2021-05-24 astro-ph.HE gr-qc
Black hole spin from wobbling and rotation of the M87 jet and a sign of a magnetically arrested disc
新的长期甚长基线阵列在43 GHz的M87射电星系中对著名的喷流进行的观测表明，喷流经历了大约8-10年准周期性的侧向移动。这种喷流摆动可能表明由倾斜的吸积盘引起的相对论性朗斯-瑟林岁差。摆动周期与最新的喷流旋转的运动学数据一起开辟了估计中央超大质量黑洞角动量的可能性。在测试粒子进动的情况下，比角动量是$J/Mc=(2.7\pm1.5)\times10^{14}$ cm，这意味着有争议的气体动力学和恒星动力学黑洞质量的无量纲自旋参数$a=0.5\pm0.3$和$0.31\pm0.17$适中。然而，在类固体进动的情况下，两个质量的自旋参数$0.15\pm0.05$都要小得多。根据其他独立的自旋估计拒绝这个值需要在M87中存在磁制动盘。
2018-07-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Extreme AGN variability: evidence of magnetically elevated accretion?
现在，在越来越多的塞弗特星系和发光类星体中，可以看到光学到X射线波长的快速、大幅度的变化。这些变化意味着吸积功率的全球变化，但速度太快，无法通过标准薄吸积盘的流入来传达。长期以来，人们都知道这样的圆盘很难解释观测到的活动星系核的光学/紫外辐射。在这里，我们表明，替代模型来解释这些观察有较大的规模高度和较短的流入时间。特别是由磁压支持的吸积盘在所有光度下都是几何厚度的，流入时间与迄今为止在极端变率事件中观察到的几年时间尺度一样短。未来的时间分辨，多波长观测可以区分通过这里提出的几何厚盘的流入，以及中央源或不稳定驱动的极限环的极端再处理的替代方案。
2018-07-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Magnetized advective accretion flows: formation of magnetic barriers in Magnetically Arrested Discs
讨论了大尺度强磁场在向外移动角动量中的重要性，以及在黑洞周围的对流、几何厚的亚开普勒吸积流中各种磁垒的可能来源。事件视界附近大尺度强磁场的产生是由于来自环境（如星际介质或伴星）的吸积气体由于磁通冻结而对磁通量的平流作用。在这个最简单的垂直平均的1.5维圆盘模型中，我们选择了黑洞周围圆盘所能维持的磁场的最大上限。在这个所谓的磁制动盘（MAD）模型中，吸积气体要么减速，要么面对事件视界附近的磁屏障积累的磁场取决于几何形状。磁障可能会把物质撞到无穷远。我们认为，这些类型的流动是积木式的吸积系统中产生射流和外流。我们还发现，在某些情况下，当物质在撞击屏障后试图回到无限远时，由于强引力和磁张力的累积作用，物质被另一个屏障阻止逃逸。这样，磁场可以将物质锁定在这两个屏障之间，这可能是幕式喷流形成的一个可能的解释。
2018-02-05 astro-ph.HE gr-qc
Efficient Generation of Jets from Magnetically Arrested Accretion on a Rapidly Spinning Black Hole
我们描述了全球性的，三维的，时间相关的，非辐射的，广义相对论的，磁流体动力学模拟吸积黑洞（BH）。模拟的目的是将大量的磁通量传输到中心，超过吸积气体可以迫使进入BH。多余的磁通量保持在黑洞之外，阻碍吸积，并导致磁制动盘。我们发现了强大的外流。对于自旋参数a = 0.5的黑洞，吸积系统在喷流和风中产生外流能量的效率约为eta ~ 30%.对于α = 0.99，我们发现eta ~ 140%，这意味着流出BH的能量比流入的能量多。唯一的方法是从BH中提取自旋能量。因此，a = 0.99的模拟代表了一个明确的演示，在天体物理学上合理的情况下，通过Penrose-Blandford-Znajek机制从旋转BH提取净能量。我们认为，磁吸积可能解释观测到的活动星系核与表观eta ~几× 100%。
2011-08-30 astro-ph.CO astro-ph.HE
Role of magnetically dominated disc-outflow symbiosis on bright hard-state black hole sources: ultra-luminous X-ray sources to quasars
我们目前的磁化，对流盘流出共生周围黑洞（BH）的光学薄的解决方案。主要目的是解释明亮的，硬态观测吸积系统与恒星质量超大黑洞。根据热力学热力学第一定律，在熵梯度中考虑了磁场和辐射对能量平流的影响。冷却过程包括韧致辐射、同步辐射和逆康普顿化过程。我们的主要任务之一是解释超亮X射线源（ULX）的一些长期存在的问题。现有的物理方案来解释他们不寻常的高光度是存在的失踪类的中等质量BH（IMBH），或超爱丁顿吸积周围的恒星质量BH。然而，大多数具有陡峭幂律谱的ULX可以很好地用超爱丁顿吸积来解释，而IMBH的存在确实存在广泛的争议。然而，对具有硬幂律主导状态的ULX的解释仍然是神秘的。在这里，我们表明，我们的磁占主导地位的磁盘流出的共生体周围快速旋转的恒星质量黑洞可以实现这样大的光度，即使亚爱丁顿吸积率。平流外区的磁场大于相应的爱丁顿极限。由于磁通冻结，这种场在BH附近通过连续的吸积过程而动态地占主导地位，但保持其爱丁顿极限。这种独特的场配置增强了同步加速器和同步加速器自康普顿化过程，以实现非常大的光度。通过同样的机制，我们对超大质量黑洞的解可以解释超亮类星体异常大的光度。
2020-04-22 astro-ph.HE gr-qc
Magnetically gated accretion in an accreting 'non-magnetic' white dwarf
白矮星通常存在于双星系统中，其轨道周期从几十分钟到几小时不等，它们可以从伴星吸积气体。在大约15%的双星中，白矮星的磁场足够强（$\geq 10^6$高斯），可以将吸积物质沿着磁力线引导到磁极上。其余的系统被称为“非磁性”，因为迄今为止还没有证据表明它们具有动态显著的磁场。在这里，我们报告的档案光学观测的“非磁性”吸积白矮星的双星系统MV天琴座（以下简称MV天琴座），其光变曲线显示的准周期性爆发的$\approx 30$分钟的持续时间每$\approx 2$小时。观测结果表明存在一种不稳定的磁调节吸积模式，揭示了磁门吸积的存在，其中磁盘材料在磁层边界周围（在共同旋转半径处）积聚，然后吸积到白矮星上，产生由重力势能释放提供动力的爆发。我们推断，在$2 \times 10^4 \leq B \leq 10^5$高斯之间的MV天琴座的白矮星的表面磁场强度，太低，无法通过其他现有的方法检测。我们的发现为研究吸积白矮星中磁场的强度和演化提供了一种新的方法，并扩展了吸积到白矮星、年轻恒星和中子星之间的联系，其中类似的磁门吸积周期已被确定。
2017-12-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetically-driven jets and winds from weakly magnetized accretion disks
盘流出的半解析模型已经成功地描述了来自开普勒吸积盘附近的磁驱动、自约束的超阿尔夫文喷流。这些喷射发射脉冲可用于高水平的盘磁化$μ$，定义为$μ=2/β$，其中β是通常的等离子体参数。在近均分的JED中，吸积是超音速的，喷流带走了大部分的圆盘角动量。然而，这些解决方案被证明难以与前沿的数值模拟进行比较，因为数值模拟显示出风一样的流出，但在小磁化的域中。在这项工作中，我们首次提出了自相似的等温解决方案的吸积-喷射结构在小磁化水平。我们阐明的作用，磁共振成像的结构在加速过程中，推动这类新的解决方案。磁盘磁化$μ$是主要的控制参数：大量的流出驱动的环形磁场的压力获得高达$μ\sim 10^{-2}$，而更稀薄的离心驱动的流出，在更大的$μ$值。广义参数空间和天体物理后果进行了讨论。我们相信，这些新的解决方案可能是理解天体物理盘驱动风或喷流的方式的垫脚石。定义射流作为自限流出和风作为非准直流出，我们提出了一个简单的分析标准的基础上的流出的初始能量含量，从风中区分射流。我们表明，射流的解决方案，实现在所有的磁化水平，而风只能在弱磁化磁盘功能加热。
2019-10-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
