Is plasmoid-mediated reconnection really important in accretion flows to drive flares in AGNs?
Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo（圣保罗大学天体物理学、地球物理学和大气科学研究所）；Princeton Gravity Initiative, Princeton University（普林斯顿大学引力倡议计划）；School of Natural Sciences, Institute for Advanced Study（高等研究院自然科学学院）；Center for Gravitation, Cosmology and Astrophysics, Department of Physics, University of Wisconsin–Milwaukee（威斯康星大学密尔沃基分校物理系引力、宇宙学天体物理中心）；Department of Astrophysical Sciences, Peyton Hall, Princeton University（普林斯顿大学天体物理科学系）；Escola de Artes, Ciências e Humanidades, Universidade de São Paulo（圣保罗大学艺术、科学与人文学院）；Department of Astronomy, University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校天文系）
研究发现湍流介导的重联比磁片介导的重联快十倍，表明湍流驱动的重联是AGN中快速重联和耀斑的主要机制。
2026-02-09 astro-ph.HE
A Reconnection Switch to Trigger Gamma-Ray Burst Jet Dissipation
瞬发伽马射线暴（GRB）的发射需要某种机制来耗散超相对论喷流。内部冲击或某种形式的电磁耗散是候选机制。任何机制都需要回答一些基本的问题，比如变化的起源是什么，耗散发生在什么半径，有效的瞬时发射是如何发生的。这些机制也需要与超相对论性喷流如何形成并保持重子纯相一致，尽管在致密物体附近存在湍流和电磁重联，尽管在恒星模型中存在恒星夹带。我们使用最新的超相对论性喷流的磁流体动力学模型来探讨这些问题的背景下，由于缓慢的碰撞和快速的无碰撞重联机制，经常与Sweet-Parker和Petschek重联，分别电磁耗散。对于高度磁化的超相对论喷流和典型的Bracksar参数，我们发现，直到它在大半径的喷流光球附近灾难性地进行，才可能避免显著的电磁耗散（$r\sim 10^{13}--10^{14}{\rm cm}$），通过该方法，射流获得高的洛伦兹因子（$γ\sim 100--1000), has a luminosity of $ L_j \sim 10^{50}-10 ^{51} \ergs $, has observer variability timescales of order 1s (ranging from 0.001-10s), achieves $ γθ_j \sim 10- 20（用于开度半角$θ_j$），因此能够产生射流中断，并且具有可用于瞬发和余辉发射的相当的能量。这种重连…
2011-08-31 astro-ph.HE
Magnetic Reconnection on Jet-Accretion disk Systems
快速磁重联目前被认为是一个重要的过程，也超出了太阳系，特别是在磁占主导地位的地区的银河系和河外来源，如周围的黑洞和相对论喷流。在这堂课中，我们将简要地讨论快速磁重联的理论，特别是在天体物理流动中经常出现的湍流驱动下，以及它对相对论粒子加速的影响。然后，我们在上述来源的背景下讨论这些过程，展示了最近的分析和多维数值MHD研究，这些研究表明快速重联可以是一个强大的过程，可以将粒子加速到相对论速度，产生相关的高能非热发射，并解释这些流动中磁向动能的有效转化。
2016-08-10 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
On the role of magnetic reconnection in jet/accretion disk systems
关于喷流产生的最普遍接受的模型是基于围绕中心源的吸积盘的磁离心加速（Blandford & Payne，1982）。然而，这种情况并不能解释，例如，在不同的天体物理喷流类别中经常观察到的准周期性喷射现象。de Gouveia Dal Pino & Lazarian（2005）（以下简称GDPL）提出，在射电耀斑事件中观测到的微类星体中的大尺度超光速抛射可能是由剧烈的磁重联（MR）事件产生的。在这里，我们将这个模型推广到其他吸积盘系统，即：活动星系核（AGN）和年轻恒星物体（YSO），并讨论它的喷流加热和粒子加速的作用。
2009-11-09 astro-ph.HE
Electron heating and acceleration by magnetic reconnection in hot accretion flows
分析和数值计算都表明，热吸积流中必然会发生磁重联。这个过程将有效地加热和加速电子。本文采用磁重联和测试电子的混合数值模拟方法研究了热吸积流中由于磁重联引起的电子加速和加热。我们考虑吸积流的密度、温度和磁参数$β_e$（定义为电子压与磁压之比）的基准值为$n_{0} \sim 10^{6} {\rm cm^{-3}}$、$T_{e}^0\sim 2\times 10^9 {\rm K}$和$β_e=1$。我们发现，电子被加热到一个更高的温度$T_{e}=5\times 10^9$ K，和一小部分$η\sim 8%$的电子被加速到打破幂律分布，$dN(γ)\propto γ^{-p}$，与$p\approx 1.5$和4低于和高于$\sim 1$兆电子伏，分别。我们还研究了不同$β$和$n_0$的影响。我们发现当$β_e$较小或$n_0$较大时，即磁场较强时，$T_e$、$η$和$p$都变大。
2009-11-24 astro-ph.HE
Shock waves in the magnetic reconnection in the flares on the accretion disk of the SGR~A*
本文通过引入赝牛顿势的磁环模拟，发现Sgr A*吸积盘耀斑中磁重联产生的电流片分叉为两对慢激波并加热等离子体，从而解释了耀斑的瞬时增亮机制。
2024-07-02 astro-ph.HE
A magnetic reconnection origin for the soft X-ray excess in AGN
提出了一种新的解释活动星系核软X射线过剩的方案。磁重联可以发生在吸积盘表面的薄层中。电子在磁重联触发的激波和湍流作用下加速，在吸积盘上发生逆康普顿散射，产生软X射线。基于标准盘模型，我们估算了沿吸积盘的磁场强度和磁重联释放的能量，发现磁重联引起的发光主要在受辐射压控制的盘内发射。然后，我们应用该模型来拟合具有强软X射线过剩的活动星系核的光谱。
2013-05-31 astro-ph.HE
The Properties of Reconnection Current Sheets in GRMHD Simulations of Radiatively Inefficient Accretion Flows
非理想MHD效应可能在确定黑洞上的辐射低效吸积流的动力学、热性质和观测特征方面发挥重要作用。特别是，粒子加速在磁重联事件可能会影响黑洞的光谱和耀斑性质。我们使用具有代表性的黑洞吸积流的GRMHD模拟来识别和探索电流片作为磁重联的潜在位置的结构和性质。在标准和正常（SANE）磁盘的情况下，我们发现，在重联网站，等离子体β范围从$0.1$到$1000$，磁化范围从$10^{-4}$到$1$，和导场是弱的重联领域相比。在磁制动（MAD）磁盘，我们发现典型的值为等离子体β从$10^{-2}$到$10^3$，磁化从$10^{-3}$到$10$，通常较强的引导场，强度相当于或大于重连场。这些是决定电子能量分布的关键参数，这些电子能量分布是由磁重联引起的，并且可以在等离子体模拟的背景下用于为全局模拟提供微物理输入。我们还发现，在重联区域有充足的磁能，为从银河系中心黑洞观察到的明亮X射线耀斑的能量提供动力。
2017-05-17 astro-ph.HE
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
Relativistic Magnetic Reconnection in Electron-Positron-Proton Plasmas: Implications for Jets of Active Galactic Nuclei
磁重联常被用来解释相对论外流的非热辐射，包括活动星系核（AGN）的喷流。受活动星系核喷流的等离子体成分在很大程度上未知的启发，我们通过大规模二维粒子模拟研究了电子-正电子-质子（对质子）等离子体的未探索区域中的重联。我们涵盖了广泛的对多重性（轻子质子数比$κ=1-199$）的所有物种的等离子体磁化（$σ=1,3$和10）和电子温度（$Θ_e\equiv kT_e/m_ec^2=0.1-100$）的不同值。我们着重研究了重联后的能量分配和轻子能谱对热对等离子体磁化强度$σ_{e,h}$的依赖性（即，磁焓密度与对焓密度之比）。我们发现，磁场，对，和质子之间的$σ_{e,h}\gtrsim 3$的后重联能量大致相等。我们的经验发现，在后重联区的平均轻子洛伦兹因子依赖于$σ, Θ_e$，和$σ_{e,h}$作为$\langle γ_e-1\rangle \approx \sqrtσ(1+4Θ_e)\left(1+σ_{e,h}/30\right)$，为$σ\ge1$。重联后轻子能量分布的高能部分可以用幂律来描述，对于$κ\gtrsim 3-6$，其斜率主要由$σ_{e,h}$控制，对于更高的磁化强度，获得更硬的幂律。我们最后表明，重联在对质子等离子体的多重性$κ\sim 1-20$，磁化$σ\sim 1-10$，和温度$Θ_e \sim 1-10$结果粒子幂律斜率和平均电子洛伦兹因子是一致…
2019-06-07 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
Role of magnetic reconnection in blazar variability using numerical simulation
Indian Institute of Technology Indore（印度印多尔理工学院）；Max-Planck Institute for Astronomy (MPIA)（马克斯·普朗克天文学研究所）；Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, Universität Würzburg（维尔茨堡大学理论与物理天体物理研究所）
本研究通过数值模拟探讨磁重联在耀变人快速变化中的作用，发现磁重联可产生高速等离子体片，解释快速爆发机制。
2025-11-24 astro-ph.HE
Magnetic Reconnection, Cosmic Ray Acceleration, and Gamma-Ray emission around Black Holes and Relativistic Jets
粒子加速的磁重联是目前公认的一个重要过程，在磁主导区的银河系和河外黑洞源。这一过程有助于解决目前的困惑，特别是在这些来源的非常高的能量耀斑发射的起源。在这篇综述中，我们讨论了这种加速机制，并显示最近的分析研究和多维数值SRMHD和GRMHD（特殊和广义相对论磁流体动力学）模拟注入测试粒子，这有助于我们理解这一过程中的相对论射流和这些来源的日冕区域。本文还讨论了重联加速粒子所产生的极高能量和中微子辐射。
2019-03-19 astro-ph.HE
Transient jet formation and state transitions from large-scale magnetic reconnection in black hole accretion discs
磁制动吸积盘（MAD），其中磁压力的内部磁盘是动态重要的，提供了一种替代机制，用于调节吸积通常假设在黑洞系统。我们发现，在MAD状态下的全球磁场反转可以破坏喷流，显著增加吸积率，并将有效的内部盘边缘移动到边缘稳定的轨道。内半径的MAD场的重联发射了一种新型的瞬态流出，其中包含由磁耗散产生的热等离子体。这种瞬态外流可以像MAD状态下的稳定磁主导的Blandford-Znajek射流一样强大。场反演定性地描述了与黑洞X射线双星中的高亮度硬态到软态转变相关的许多观测特征：喷流线、瞬态弹道喷流和均方根变化率的下降。这些结果表明，磁场结构可以直接影响吸积态，因此磁场结构是解释吸积黑洞在质量和光度尺度上观测结果的重要第二参数。
2013-12-05 astro-ph.HE
Radiation from accelerated particles in relativistic jets with shocks, shear-flow, and reconnection
本文研究了非磁化相对论性喷流在非磁化等离子体中传播时的粒子加速和激波结构。尾喷流激波中产生的强磁场导致电子的横向偏转和加速。我们自洽地计算了在湍流磁场中加速的电子的辐射。我们发现，合成光谱依赖于体洛伦兹因子的喷流，喷流的温度，和强度的磁场中产生的冲击。我们还开始研究电子在由动力剪切（开尔文-亥姆霍兹）不稳定性产生的强磁场中的加速。我们计算的光谱应该导致更好地理解复杂的时间演化和/或光谱结构从伽马射线暴，相对论喷流，超新星遗迹。
2013-03-11 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
Particle acceleration by magnetic reconnection in relativistic jets: the transition from small to large scales
本研究通过MHD-PIC模拟证实，相对论喷流中湍流驱动的磁重联能在各尺度通过背景涨落理想电场将粒子加速至极端超高能，且背景磁场动态变化不影响加速过程。
2023-06-12 astro-ph.HE
Tension of toroidal magnetic field in reconnection plasmoids and relativistic jets
本研究通过PIC数值模拟发现环向磁场张力在相对论重联等离子团中能显著压缩能量密度，并结合喷流Poynting通量的全局聚焦效应，解释了耀变体快速辐射耀斑的光度增强。
2025-02-20 astro-ph.HE
The role of dissipation distance on reconnection-driven multi-messenger signals from blazar jets
本文通过数值模拟研究了距超大质量黑洞不同距离的磁重联对耀变体喷流多信使辐射的影响，发现不同距离的主导辐射机制不同，且中微子产生效率在宽线区上游最高，为Fermi观测结果提供了合理解释。
2025-07-11 astro-ph.HE
Radiation and Polarization Signatures from Magnetic Reconnection in Relativistic Jets--II. Connection with $γ$-rays
一般认为耀变体喷流是从超大质量黑洞流出的相对论性磁化等离子体。一个关键问题是喷流如何耗散磁能来加速粒子并驱动强大的多波长耀斑。相对论性磁重联被认为是耀变体发射区等离子体的主要物理过程。最近的数值模拟表明，非热粒子的强烈加速可能导致多波长耀斑。然而，以前的作品没有直接评估$γ$ -射线签名的第一原理模拟。本文采用粒子模拟和偏振辐射传输相结合的方法研究了相对论磁重联在轻子态下的多波长辐射和光学偏振特性。我们发现了光学和{ \it Fermi-LAT} $γ$ -射线波段以及密切相关的光学和$γ$ -射线耀斑的更硬时更亮的趋势。光学偏振角的摆动也伴随着具有微小时间延迟的$γ$射线耀斑。有趣的是，我们发现高度可变的同步自康普顿签名由于不均匀的粒子分布在等离子体团合并。这个特征可能导致快速$γ$ -射线耀斑或孤儿$γ$ -射线耀斑在轻子的情况下，补充经常考虑的微型喷流的情况。如果等离子体团合并可以将质子加速到非常高的能量，它也可以推断强子情景下次级同步辐射通量较低的中微子发射。
2021-11-04 astro-ph.HE
Magnetically Modified Spherical Accretion in GRMHD: Reconnection-Driven Convection and Jet Propagation
我们提出了三维广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟零角动量吸积周围的快速旋转黑洞，修改的存在下，初始均匀的磁场。我们考虑了磁场方向和黑洞自旋之间的几个角度。在所产生的流动中，中平面动力学由磁制动（或几乎制动）状态下的磁重联驱动的湍流控制。流出效率约为10-200%的电磁喷流占据了极区，在它们由于扭结不稳定性而消散之前达到数百个引力半径。喷流的方向随时间波动，相对于黑洞的自旋可以倾斜30度，但这种倾斜并不强烈地依赖于初始磁场的倾斜。即使在没有初始净垂直磁通量的情况下也会形成喷流，因为湍流的水平尺度波动可以局部地产生净垂直场。峰值喷流功率是在初始磁场相对于黑洞自旋倾斜40-80度时获得的，因为这使可以到达黑洞的磁通量的量最大化。这些模拟可能是一个合理的模型，低光度黑洞吸积流，如Sgr A* 或M87。
2021-02-02 astro-ph.HE
Using radiative energy losses to constrain the magnetisation and magnetic reconnection rate at the base of black hole jets
我们用相对论流体喷流模型计算了黑洞喷流底部严重的辐射能量损失，包括磁重联对非热轻子的原位加速。我们的研究结果表明，包括辐射能量损失的自洽处理是必要的，以执行精确的MHD模拟强大的射流和射流光谱计算通过后处理容易大大高估的非热发射量。如果不超过95%的初始总射流功率被等离子体沿射流长度传播时的传播所辐射，我们可以在射流底部的射流等离子体的磁化强度上设置一个下限。对于典型的强大喷流，我们发现喷流底部的等离子体需要高度磁化，磁场中包含的能量至少是非热轻子中的10，000倍。使用一个简单的幂律模型的磁重联，激发无碰撞重联的模拟，我们确定了允许的范围内的大规模平均重联率沿射流，通过限制所产生的总辐射能量损失和距离的射流第一次进入均分。我们计算的累积辐射能量损失的解析表达式，由于同步辐射和逆康普顿发射沿射流，并推导出解析公式的约束初始磁化强度。
2016-10-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Angular Momentum Transport and Particle Acceleration during Magnetorotational Instability in a Kinetic Accretion Disk
采用三维粒子模拟方法研究了无碰撞吸积盘中磁旋转不稳定性（MRI）过程中的角动量输运和粒子加速。我们表明，动力学MRI不仅可以提供高能量粒子加速，但也增强角动量输运。我们发现，主动磁重联引起的含$p_{\|} > p_{\perp}$的通道流内等离子体压力各向异性抑制了后续重联的发生，从而导致高的磁场饱和和角动量输运的Maxwell应力张量的增强.同时，在重联的静止阶段，等离子体各向同性化在通道流中进行，并且由于MRI的发电机作用，通道流外部的具有$p_{\perp} > p_{\|}$的各向异性等离子体有助于快速重联和强粒子加速。在无碰撞的吸积盘中，这种有效的粒子加速和增强的角动量输运可以解释在大质量黑洞周围观测到的高能粒子的起源。
2015-02-09 astro-ph.HE
Numerical models of neutrino and gamma-ray emission from magnetic reconnection in the core of radio-galaxies
在甚高能量（VHE; >100 GeV）制度的非耀变体射电星系发射提供了一个独特的视角探测粒子加速和发射过程中的黑洞（BH）吸积喷流系统。这些源的错位性质表明存在一个发射组件，可能是强子起源，并位于核心区域。在这里，我们考虑湍流磁重联在BH吸积流的射电星系作为一个潜在的机制，宇宙线（CR）的加速和VHE发射。要调查，如果这种情况下是能够占所观察到的VHE数据，我们结合三个数值技术自洽模型的吸积流环境和传播的CR加电磁级联内的吸积流区。在这里，我们将我们的方法应用到无线电星系半人马座A，并发现注入符合磁重联功率的CR部分再现VHE数据，只要吸积流没有实质性的贡献的无线电GeV组件。相关的中微子发射峰值在$\sim10^{16}$ eV，比最小冰立方通量低两个数量级。
2019-03-12 astro-ph.HE
Radiation and Polarization Signatures from Magnetic Reconnection in Relativistic Jets--I. A Systematic Study
耀变体是从超大质量黑洞中流出的相对论性磁化等离子体，它们非常接近我们的视线。它们的发射是非热主导的，并且在整个电磁波谱中高度可变。相对论性磁重联被认为是耀变体耀斑中粒子加速的驱动因素。虽然最近的粒子模拟已经自洽地研究了其中的磁重联和粒子加速的演化，但由此产生的辐射特征尚未被系统地探索。特别是，极化签名，这直接反映了特征强动态磁场演变过程中的重联，没有仔细研究。本文基于PIC和偏振辐射传输模拟，系统地研究了Blazar中磁重联引起的辐射和偏振特征。我们确定了一个更难时，更明亮的光谱演变的趋势。此外，在同步加速器光谱分量中，高频带往往比低频带更早地闪烁。最重要的是，极化信号随着频率的增加而变化。我们发现，时间偏振变化强烈地依赖于引导场强度。特别是，重联与显着的引导场分量导致非常高的偏振度，矛盾的典型blazar观测，而大的偏振角旋转是独特的签名磁重联之间的几乎反平行的磁场线。这些旋转至少是$90^o$，并且可以扩展到$>180^o$，并且它们可以在两个方向上旋转。这些结果意味着具有大偏振角旋转的耀变体本质上具有更接近反平行的磁场形态。
2020-08-21 astro-ph.HE
Relativistic MHD simulations of collision-induced magnetic dissipation in Poynting-flux-dominated jets/outflows
我们进行了三维相对论理想MHD模拟研究高$σ$（坡印廷磁通主导）团块之间的碰撞，其中包含极向和环向磁场分量。这是为了模拟一个高度可变的坡印廷通量占主导地位的射流内部的相互作用。我们发现一个显着的电磁场（EMF）的能量耗散与Alfvénic率与效率约35%。详细的分析表明，这种耗散主要是由碰撞引起的磁重联。附加的分辨率和参数的研究表明，一个强大的结果，相对电动势能量耗散效率几乎是独立的数值分辨率或大多数物理参数在相关的参数范围。在我们的模拟中的重联流出可能会形成多方位的相对论性的微型喷流所需要的几个分析模型。我们还发现，主要的电动势能量耗散过程之前和之后的$σ$值之间的线性关系。我们的研究结果支持提出的天体物理模型，调用显着的能量耗散耗散坡印廷通量占主导地位的喷流，如内部碰撞诱导的磁重联和湍流（ICMART）模型的伽玛暴，重联触发的活动星系核的微型喷流模型。
2015-01-29 astro-ph.HE
Magnetic Reconnection Heating of Thin Accretion Disks around Kerr Black Holes
School of Science, Jiangsu University of Science and Technology（江苏科技大学理学院）
本研究建立框架分析磁重联外流对Kerr黑洞薄吸积盘的加热效应，发现其贡献随自旋增大而减小、随磁化强度和外流径向速度增大而增大，为吸积盘提供额外能量与角动量来源。
2026-09-15 astro-ph.HE gr-qc
TeV gamma-ray spectral spikes produced by magnetic reconnection in blazar jets: the case of the 2014 high state of Markarian 501
Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas（巴西中央物理研究中心）；Universidade de São Paulo, Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas（圣保罗大学天文、地球物理与大气科学研究所）；Instituto Mexicano del Petróleo (IMP)（墨西哥石油研究所）
研究通过磁重联驱动的双轻子辐射区模型，解释了2014年Markarian 501耀发期间观测到的TeV谱峰与X射线增强的关联现象。
2026-05-30 astro-ph.HE
Magnetic Reconnection in Black-Hole Magnetospheres: Lepton Loading into Jets, Superluminal Radio Blobs, and Multi-wavelength Flares
活动星系核中的超大质量黑洞发射相对论喷流，正如观测到的超光速射电斑点所表明的那样。这些喷流的能量来源在Blandford-Znajek过程的理论框架中得到了广泛的讨论，即旋转黑洞（BH）的电磁能量提取，而电磁主导喷流中射电团的形成机制一直是一个长期存在的问题。最近的高分辨率磁流体动力学模拟的磁制动盘表现出磁重联在一个短暂的磁主导的部分赤道盘附近的BH地平线，这导致了一个有前途的方案，有效的MeV的伽马射线生产和随后的电子-正电子对加载到BH磁层。我们发展这个方案，建立一个理论框架的能量，时间尺度和粒子数密度的超光速无线电斑点和讨论可观察到的签名在其他波段。我们分析表明，非热电子发射宽带光子从光学多MeV波段。磁层中产生的电子-正电子对在光学上很厚，便于同步加速器自吸收，因此注入的能量储存在等离子体中。储存的能量足以为在M87中观测到的超光速射电团提供能量。这种情况下，预测相当暗淡的无线电斑点周围的Sgr A*，这是一致的，没有明确的检测到目前的设施。此外，这种情况不可避免地会在短时间内产生强烈的X射线耀斑，未来的X射线卫星将可以检测到。
2022-08-31 astro-ph.HE
Multi-messenger emission from magnetic reconnection in blazar jets: the case of TXS 0506+056
该研究构建无外部软光子的轻子—强子模型，模拟耀变体喷流内湍流磁重联加速粒子，并解释 TXS 0506+056 在2017年多信使耀发中的中微子与VHE伽马射线约6.4天延迟。
2025-02-14 astro-ph.HE
Blazar flares powered by plasmoids in relativistic reconnection
来自耀变体的强耀斑具有短的（$\sim$ min）变化时间尺度，对目前的耀变体发射模型具有挑战性。在这里，我们提出了一个物理动机的blazar耀斑的从头算模型的基础上，最近的粒子在细胞（PIC）模拟的相对论磁重联的结果。PIC模拟表明，充满高能粒子和磁场的准球形等离子体团是重联过程的自洽副产品。通过耦合我们基于PIC的结果（即，等离子体团生长、加速剖面、粒子和磁含量）与电子分布函数演化的动力学方程，我们证明了blazar喷流中的相对论重联可以产生强大的耀斑，其时间和光谱特性与观测结果一致。特别是，我们的模型预测相关的同步加速器和同步加速器自康普顿耀斑的持续时间为几个小时-天的最大和最慢的移动等离子体团，形成在重连层供电。较小和较快的等离子体团产生的耀斑持续时间低于小时，峰值亮度高于由最大的等离子体团提供动力的耀斑。然而，在两种类型的耀斑中观察到的通量是相似的。在较长的耀斑活动周期（数天或更长时间）内观察到的具有一定范围的通量加倍时间尺度（几分钟到几个小时）的多个耀斑可以用作重连层取向和喷流磁化的探针。我们的模型表明，耀变体耀斑是自然预期的结果磁重联在一个磁主导喷流。
2016-06-23 astro-ph.HE
Flaring activity from magnetic reconnection in BL Lacertae
耀斑期间光谱能量分布的演化限制了blazar喷流中粒子加速的模型。典型的耀变体BL Lac提供了一个独特的机会来研究2020-2021年期间延长的强烈耀斑事件期间的光谱变化。在其最亮的$γ$射线状态下，观测到的通量（0.1-300 GeV）高达$2.15\,\times\,10^{-5}\,\rm{ph\,cm^{-2}\,s^{-1}}$，具有亚小时尺度的变化。同步辐射峰延伸到X射线区，显示出一个分钟尺度的耀斑，并伴随着γ射线中反康普顿峰的峰移。在冲击加速度模型中，需要高多普勒因子值$>$ 100来解释观察到的快速变化、状态变化和$γ$射线峰移。另一方面，假设耀斑期间由磁重联产生的微型喷流中的粒子加速，则对所需的体多普勒因子的约束进行了简化。在这样的喷中喷模型中，观测到的光谱向更高能量（朝向TeV制度）的转移和同时的快速变化来自于磁性等离子体团与视线方向的偶然对准。我们推测在重联区位于BLR（$\sim0.02\,\rm{pc}$）的边缘$\sim0.6\,\rm{G}$的磁场。该方案进一步支持对数正态分布所产生的合并的等离子体团在重联区的流量。
2023-02-15 astro-ph.HE
Kink-driven magnetic reconnection in relativistic jets: consequences for X-ray polarimetry of BL Lacs
我们调查与相对论MHD模拟的BL紫胶喷流的耗散物理，通过研究的粒子加速的扭结不稳定性在一个磁主导的等离子体柱的同步极化签名。扭结不稳定性的非线性阶段产生电流片，其中粒子可以通过磁重联有效地加速。我们将电流片识别为s = J d/B高于某个预定义阈值的区域（其中B是场强，J是电流密度，d是网格尺度），并假设粒子注入效率与电流的平方成比例。X射线发射粒子具有短的冷却时间，因此它们仅探测它们的注入部位的场几何形状。相比之下，在光学波段发射的粒子，我们遵循自洽，因为它们传播远离他们的注射部位，同时冷却，采样更大的体积，所以他们可能会产生不同的偏振签名。我们发现偏振度在X射线和光学波段之间大致相同，因为即使是光发射粒子也不会远离它们被注入的电流片，这是由于缺乏足够的扭结产生的湍流。由于X射线和光学发射粒子探测的区域不同，偏振角在两个带之间显示出不同的时间演化。鉴于即将到来的IXPE卫星，我们的研究结果可以帮助限制是否扭结诱导重连（而不是冲击）可以从BL Lac的多波长发射源。
2020-11-17 astro-ph.HE
Radiative Cooling Effects on Plasmoid Formation in Black Hole Accretion Flows with Multiple Magnetic Loops
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交大李政道研究所）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；Key Laboratory for Particle Physics, Astrophysics and Cosmology (MOE), Shanghai Key Laboratory for Particle Physics and Cosmology, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学粒子物理、天体物理与宇宙学教育部重点实验室/上海市粒子物理与宇宙学重点实验室）；Goethe-Universität Frankfurt（法兰克福歌德大学）；Research Center for Astronomy, Academy of Athens（雅典科学院天文学研究中心）；Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Universität Würzburg（维尔茨堡大学理论与天体物理研究所）；Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）
本研究通过二维和三维双温度GRMHD模拟，揭示了辐射冷却对黑 hole吸积流中等离子体体形成的影响，发现其抑制MAD状态过渡并改变重联特性，可能影响黑洞能量提取。
2026-01-19 astro-ph.HE
Applying Relativistic Reconnection to Blazar Jets
在耀变体中观测到的快速而明亮的非热辐射耀斑需要相对论活动星系核喷流中有效的能量耗散和粒子加速机制。相对论性磁重联中的粒子加速问题正受到动力学数值模拟的积极研究。相对论重联产生硬幂律电子能量分布N（gamma）= N_0 gamma^（-p）exp（-gamma/gamma_max），指数p -> 1，在磁化极限σ = B^2/（4 pi w）>> 1（其中w是相对论焓密度）下，指数截止洛伦兹因子gamma_max ~ sigma。电子-质子等离子体中的重联可以通过质量比m_p/m_e额外地提高γ_max。因此，在BL Lac的情况下，为了将粒子加速到γ_max ~ 10^6，重联应该在非常高的磁化强度σ_max >~ 10^3的等离子体中进行。另一方面，相对论喷流的磁体加速需要中等平均喷流磁化值，σ_mean ~ Gamma_j <~ 20（其中Gamma_j是喷流体洛伦兹因子）。我建议的系统依赖的gamma_max的blazar光度类-blazar序列-可能会导致系统的趋势sigma_max由于均匀加载的轻子对创造调节的能量密度的高能量外部辐射场。与此同时，相对论活动星系核喷流由于质子的附加负载而应该是高度不均匀的，这应该大致独立于blazar类来确定sigma_mean的值。
2016-09-06 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Confronting observations of VHE gamma-ray blazar flares with reconnection models
已经提出了几种模型来解释在耀变体中观察到的快速伽马射线变化，但其起源仍然存在争议。一种情况是磁重联，这是一个可以有效地将磁能转换为在重联层中加速的相对论粒子能量的过程。在我们的研究中，我们将最先进的粒子模拟结果与极高能（VHE，E > 100 GeV）伽马射线的耀变体观测结果进行了比较。我们的目标是测试我们的模型预测的快速伽马射线的变化与数据和约束的参数空间的模型，如磁场强度的未连接的等离子体和重联层的方向在blazar喷流。为了进行第一次比较，我们使用了2013年MAGIC和VERITAS望远镜观测到的Mrk 421的VHE伽马射线光变曲线。模拟的VHE光变曲线是使用Mrk 421的可观测参数生成的，如喷流功率，体洛伦兹因子和喷流视角，并作为真实数据进行采样。我们的研究结果为未来与下一代切伦科夫望远镜的模型到数据比较铺平了道路，这将有助于进一步限制不同的可变性模型。
2021-09-17 astro-ph.HE
In situ evidence of ion acceleration between consecutive reconnection jet fronts
在许多天体物理等离子体中，由非定常重联驱动的过程可以有效地加速粒子。一个例子是在流出区域的重联射流锋。我们提出的证据，超热离子加速之间的两个连续的重联喷流前观察到的磁层多尺度任务在地球磁尾。一个向地球传播的喷流被第二个更快的喷流接近。在射流之间，热离子大多垂直于磁场，被捕获并在平行方向上逐渐加速到150 keV。观测表明，离子主要是由两个喷流前沿之间形成的收缩磁瓶中的费米机制加速的。离子加速机制在其他环境中可能是有效的，其中由可变的重联率产生的喷流前沿是常见的，并且多个喷流前沿的相互作用也可以形成湍流环境，例如在恒星和太阳爆发中。
2020-11-30 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Collision-induced magnetic reconnection and a unified interpretation of polarization properties of GRBs and blazars
伽马射线暴（GRB）和Blazar的喷流成分和能量耗散机制一直是人们尚未完全理解的基本问题。一个合理的模型是解释的$γ$射线辐射的伽玛暴和光发射的耀变体的同步辐射的电子加速从碰撞引起的磁耗散区的坡印亭通量占主导地位的喷流。偏振观测值是检验该模型的一个重要而独立的信息。基于我们最近的3D相对论MHD模拟的碰撞诱导磁耗散的磁为主的斑点，在这里，我们执行的偏振特性的辐射在耗散区的计算和应用的结果来模拟的偏振观测数据的伽玛暴瞬发辐射和耀变体光学辐射。结果表明，同一个数值模型在不同的输入参数下可以很好地模拟GRB和Blazar的观测数据，特别是GRB 100826 A的$90^{\circ}$偏振角变化和Blazar 3C279的$180^{\circ}$ PA摆动。这支持了一个统一的模型，伽玛暴和耀变体喷流，这表明碰撞引起的磁重联是一个共同的物理机制，以权力的相对论性喷流发射的事件有非常不同的黑洞质量。
2016-03-21 astro-ph.HE
Properties of GRB Lightcurves from Magnetic Reconnection
伽玛射线暴（GRB）外流中的能量耗散机制，驱动其极其明亮的$γ$ -射线发射仍然是不确定的。主要的候选者是内部冲击和磁重联。虽然来自内部冲击的辐射已经被广泛研究，但来自重联的辐射仍然很少有定量预测。我们研究了预期的磁重联辐射，并比较其时间和光谱特性的观测。与内部激波的主要区别在于，对于重联，人们期望相对论性的整体运动，在喷流的整体坐标系中有几个洛伦兹因子$Γ'\gtrsim\;$。我们考虑这种运动的发射材料在两个反平行方向（例如重连磁场线）内的超相对论（与$Γ\gg1$）薄球形重连层。喷流系中的发射相对论性光束极大地影响了光变曲线。对于半径为$R_0<R<R_0+ΔR$的发射（具有$Γ=\rm{const}$），观察到的脉冲宽度为$ΔT\sim(R_0/2cΓ^2)\max(1/Γ',\,ΔR/R_0)$，即，比喷流坐标系中的各向同性发射短$\simΓ'$倍。我们考虑两种可能的磁重联模式：一个准稳态与连续的等离子体流入和流出的重联层，和零星的重联在相对论湍流，产生相对论等离子体团。这两种模式都可以解释许多观测到的伽马射线暴特性：可变性、脉冲不对称性、脉冲末端的快速衰减以及脉冲的软硬变化（对于$Γ'\lesssim2$）或强度跟踪（对于$Γ'>2$）。然而，相对论湍流模式更可能是相关的即时亚MeV的发射，并可以自然地占峰值亮度$\,$ - $\,$峰值频率相关性。
2016-05-12 astro-ph.HE
Particle Acceleration during Magnetorotational Instability in a Collisionless Accretion Disk
利用粒子模拟方法研究了无碰撞吸积盘中磁旋转不稳定性（MRI）过程中粒子的加速。讨论了磁重联不仅对磁共振饱和，而且对相对论粒子产生的重要作用。由MRI发电机的作用引起的$p_{\perp} > p_{\para}$的等离子体压力各向异性导致磁重联的快速增长，导致具有硬幂律谱的非热粒子的快速产生。这种无碰撞吸积盘的有效粒子加速机制可能是解释大质量黑洞周围高能粒子起源的一个可能模型。
2013-06-28 astro-ph.HE
Magnetic Field Effects near the launching region of Astrophysical Jets
天体物理学磁场的基本性质之一是它们通过重联改变拓扑结构的能力，在这样做的过程中，释放磁能，有时是剧烈的。在这项工作中，我们回顾了最近的结果，磁重联和相关的加热和粒子加速喷流/吸积盘系统中的作用，即年轻的恒星天体（YSO），微类星体，和活动星系核（AGN）。
2010-02-23 astro-ph.HE
Gamma-ray Bursts Induced by Turbulent Reconnection
本文考虑湍流介质中由磁重联引起的伽马射线暴的一个简单模型。喷流中的磁场易受扭结不稳定性的影响，扭结不稳定性会扭曲螺旋磁场的规则结构，驱动湍流，并触发重联。由此产生的重连发生在高雷诺数介质中，湍流进一步增强，反过来又加速了重连过程。这种自举重联引起重联事件的爆发，通过重联事件，磁场的自由能被转化为伽马射线暴。磁重联和磁能量耗散的效率不受等离子体微物理性质的限制。
2018-01-12 astro-ph.HE
Magnetic Reconnection Null Points as the Origin of Semi-relativistic Electron Beams in a Solar Jet
磁重联是宇宙爆炸现象的核心动力，也被认为是将粒子加速到高能的主要机制之一。虽然经常报告磁重联的各种特征，但将粒子加速直接与重联点联系起来的观测证据很少，特别是对于目前无法进行$\textit{in situ}$测量的空间等离子体环境。在这里，我们利用宽带无线电动态成像光谱可从卡尔G。Jansky甚大天线阵以高角度（$\sim$ 20 $''$）、光谱（$\sim$ 1%）和时间分辨率（50毫秒）观测太阳喷流中的分米波III型射电爆发。这些观测使我们能够获得详细的轨道的半相对论（几十千电子伏）电子束在低太阳日冕与前所未有的高角度精度（$<0''.65$）。我们发现，每组电子束，这对应于一个集群的III型爆发与1-2秒的持续时间，从一个非常紧凑的区域（$\sim$ 600公里$^2$）在低太阳日冕发散。光束发散点位于喷发喷流尖顶后面和闭合弧上方，与极紫外/X射线数据和磁模型支持的喷流喷发图片中磁重联的假定位置一致。我们解释每个光束发散站点作为重联零点，其中大量的磁通量管加入和重新连接。我们的数据表明，零点可能包括一个高层次的密度不均匀性可能下降到10公里的规模。这些结果，至少在目前的情况下，强烈支持重连驱动的电子加速方案。
2018-08-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
Rapid Particle Acceleration due to Recollimation Shocks and Turbulent Magnetic Fields in Injected Jets with Helical Magnetic Fields
相对论喷流研究的关键问题之一是磁重联是如何发生的，以及它是否能有效地加速喷流中的电子。我们进行了3D粒子在细胞（PIC）模拟的相对论性电子质子喷流的相对较大的半径，携带螺旋磁场。我们集中我们的调查射流和周围的等离子体之间的相互作用，并探讨如何螺旋磁场影响的动力学不稳定性的激发，如韦伯不稳定性（WI），动力学开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KKHI），蘑菇不稳定性（MI）。在我们的模拟中，这些动力学不稳定性确实被激发，粒子被加速。在线性阶段，我们观察到在喷流中心附近的准定常激波。当电子-质子喷流演化到深度非线性阶段时，螺旋磁场由于类似重联的现象而变得不缠结，并且电子在湍流磁场中遇到磁重联事件时被重复加速。
2020-02-12 astro-ph.HE
Reconnection-driven particle acceleration in relativistic shear flows
剪切流中的粒子散射被用来解释相对论性天体物理喷流边界的非热发射。然而，粒子注入的物理学，即，允许热粒子参与剪切驱动加速的机制仍然未知。利用粒子模拟方法，研究了相对论性磁主导的电子-正电子喷流与弱磁化的电子-离子环境等离子体之间的速度剪切所导致的Kelvin-Helmholtz（KH）不稳定性的发展.我们发现，在其非线性阶段，KH涡产生动力学尺度的重联层，有效地激励射流粒子，从而提供了一个第一原理机制，粒子注入到剪切驱动的加速。我们的工作支持喷流发射的脊柱鞘模型-快速的核心/脊柱被较慢的鞘包围-并且可以解释相对论喷流边界处的无线电发射电子的起源。
2020-09-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Fermi~I particle acceleration in converging flows mediated by magnetic reconnection
上下文具有不同极性的强磁场的会聚流可以通过磁重联来加速粒子。如果粒子的平均自由程比重联层的厚度长，但比整个重联结构短得多，则粒子将主要以非常低的逃逸概率与入射流相互作用。目标。我们探索，在一般情况下，也在一些特定的情况下，粒子被加速的可能性，在磁重联层的相互作用，只有与传入的流量。方法.我们的特点进行磁重联的收敛流，并推导出分析估计的粒子能量分布，加速率，并在这些流中可实现的最大能量。我们还讨论了一种情况下，根据射流占主导地位的磁场的极性变化，在这种机制可能会运作。结果如果重联层比其横向特征尺寸薄得多，并且磁场具有无序分量，则建议的加速机制起作用。同步加速器的损失可能会阻止电子进入这种加速状态。加速率应该更快，粒子的能量分布比标准扩散冲击加速更硬。在活动星系核和微类星体的喷流的最里面的区域的障碍物的相互作用可能是合适的网站粒子加速在收敛流。
2012-06-04 astro-ph.HE
Nonuniform Particle Injection into Black Hole Jets by Radiative Magnetic Reconnection
Astronomical Institute, Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学理学研究科天文学研究所）；Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿学际研究院）
研究通过高能光子在黑洞附近非轴对称磁重联中产生电子-正电子对，解释喷流中的等离子体来源及射电辐射机制。
2026-09-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
On the role of fast magnetic reconnection in accreting black hole sources
我们试图解释观测到的无线电和γ射线发射产生的黑洞周围的磁主导吸积流（MSTH）模型和快速磁重联触发的湍流。在早期的工作中，使用标准的磁盘模型，我们改进的模型，专注于亚爱丁顿政权，以解决黑洞活动的基本平面。的结果并没有发生实质性的变化，以前的工作，确保吸积物理的细节是不相关的磁重联过程中发生的日冕。相反，我们的工作把快速磁重联事件作为一个强大的机制，在核心区域，靠近更坚实的地面上的黑洞源的喷流基地。对于微类星体和低光度活动星系核（LLAGN），观测到的射电辐射与源质量之间的相关性可以用这个过程来解释。相应的伽马射线发射似乎也产生在同一核心区域。另一方面，来自耀变体和伽马射线暴（GRB）的辐射不能与基于快速重联的核心辐射相关联。
2014-12-17 astro-ph.HE
Ultra-high-energy cosmic ray acceleration by magnetic reconnection in relativistic jets and the origin of very high energy emission
相对论性喷流被认为是由磁控制的。这些源中的磁重联可以有效地加速甚高能和超高能宇宙射线。我们在这里直接证明了这一点，没有外推到大尺度，通过三维相对论磁流体动力学（3D-RMHD）模拟的指向通量为主的射流。我们在相对论性喷流区域注入了数千个低能质子，该喷流对应于从磁性到动力学主导的转变，其磁化参数为$σ\sim 1$。在这个区域，有一个有效的快速磁重联，这是自然驱动的电流驱动扭结不稳定性（CDKI）湍流的螺旋磁场的射流。我们发现，在重联区，粒子被费米过程加速（在最后阶段被漂移加速），对于背景磁场$B \sim 0.1$ G，粒子被加速到能量为$E \sim 10^{18}$ eV，对于背景磁场$B \sim 10$ G，粒子被加速到能量为$E \sim 10^{20}$ eV.我们还从模拟中导出了由于磁重联而引起的加速率，它对粒子能量$ r_{acc} \propto E^{-0.1}$有弱的依赖性，具有指数增长的特征。加速粒子的能谱发展出一个幂律尾，其谱指数为$p \sim -1.2$。当包括粒子损失和反馈到背景等离子体中时，光谱的硬度必须降低。我们的结果可以解释观测到的通量变化在很高的能量带的耀变体的排放，以及相关的中微子排放。本文还讨论了我们的结果在Blazar MRK 421和TXS 0506+056中的成功应用。
2022-04-19 astro-ph.HE hep-ph
Magnetic reconnection and plasmoid formation in three-dimensional accretion flows around black holes
磁重联被认为是向黑洞附近的等离子体提供能量的主要能量耗散机制之一。事实上，通过磁重联形成的等离子体团可能在来自我们星系中心SgrA* 的黑洞的$γ$射线、X射线和近红外耀斑中发挥关键作用。我们报告的结果三维广义相对论理想和电阻磁流体力学模拟模拟磁重联吸积流周围的天体物理黑洞。作为一个重要的区别与类似的作品，我们的吸积盘有一个初始的偶极磁场配置与交替极性的环。我们表明，电流片的形成和破坏迅速的黑洞吸积的湍流环境。等离子体团是由接近事件视界的电流片形成的，在$\sim2-15$引力半径的区域内。我们进一步量化的磁耗散和能量转移到等离子体团的过程中，报告的重联率，相对于当地的磁场的相对电流密度，和等离子体团的大小。我们发现等离子体团通过重连获得能量，并加热到相对论温度，最大的等离子体团具有足够的能量离开极地附近的黑洞。在它们的演化过程中，等离子体团被拉伸和拉长，当剪切足够大时就会被破坏，尽管有些等离子体团在距离黑洞$\sim30-40$引力半径的距离上仍然存在着明显的结构。最后，我们发现在某些情况下，等离子体团获得了超开普勒的方位角速度，这是最近对Sgr~A* 耀斑的观测所提出的。
2022-05-09 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Kinetic Beaming in Radiative Relativistic Magnetic Reconnection: A Mechanism for Rapid Gamma-Ray Flares in Jets
快速的伽玛射线闪焰造成了一个天体物理学难题，需要机制来加速高能粒子并产生快速观测到的变化。无碰撞相对论性磁重联可以满足这些双重要求。一方面，相对论重联可以激发伽马射线发射电子。另一方面，正如先前的动力学模拟所示，重连加速机制优先将高能粒子及其发射的光子聚焦成光束，当它们穿过望远镜的视线时，可能会产生快速的光点。使用一系列的二维对等离子体粒子在细胞模拟，我们明确地证明了辐射冷却介导的可观察到的签名，这种“动力学光束”的效果所发挥的关键作用。只有在我们有效冷却的模拟中，我们才能测量重联层超过一个光交叉时间的动力学光束。我们发现之间的相关性的冷却强度和光子能量范围内发生持续的动力学光束：更强的冷却与更广泛的光束光子能量。我们还将我们的研究结果应用于快速伽马射线耀斑的平谱射电类星体，这表明一个范例的辐射有效的动力学光束约束相关的排放模型。特别地，波束形成产生的可变性可以更容易地在两区（例如脊鞘）设置中实现，其中康普顿种子光子起源于射流本身，而不是在一区外部康普顿场景中。
2020-08-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetic Reconnection and Hot Spot Formation in Black Hole Accretion Disks
由于电流片中的磁重联而形成的热点或等离子体团，被用来为我们银河系中心的黑洞Sgr A* 频繁的X射线和近红外耀斑提供动力。目前还不清楚黑洞吸积盘中电流片是如何、在何处以及何时形成的。我们进行轴对称广义相对论电阻磁流体力学模拟模型的重联和等离子体团形成的吸积流的范围。电流片和等离子体团是普遍存在的特征，它们的形成与盘中的初始磁场、吸积准稳态阶段的磁化强度以及黑洞的自旋无关。在10史瓦西半径从事件视界，我们观察等离子体团形成，之后，他们可以合并，增长到宏观尺度的顺序的几个史瓦西半径，并最终平流沿射流的鞘或进入磁盘。大的等离子体团通过重连被激发到相对论温度，并有助于喷流的边缘增亮。我们发现，只有热点形成的磁制动盘可以潜在地解释能量的Sgr A* 耀斑。耀斑的周期是由重联率，我们发现在所有情况下，在0.01 c和0.03 c之间，与孤立的哈里斯型电流片重联研究一致。我们量化的磁耗散和非理想的电场，可以有效地注入非热粒子。我们表明，显式电阻率允许收敛的数值解，这样的电磁能量的演化和耗散成为独立的网格尺度的极端分辨率在这里考虑。
2020-09-07 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Particle acceleration and the origin of the very high energy emission around black holes and relativistic jets
由快速磁重联引起的粒子加速可能有助于解决目前与解释活动星系核和致密源的甚高能（VHE）和中微子任务有关的难题。我们对吸积盘-日冕系统的广义相对论-MHD模拟揭示了由MHD不稳定性驱动的湍流的增长，这种不稳定性导致了日冕中快速磁重联的发展。此外，我们对相对论性磁流体射流的模拟揭示了由电流驱动的扭结湍流引起的几个快速重联位点的形成。在这些区域中注入数千个测试粒子会导致加速到几个PeV的能量，从而证明了这个过程加速粒子并产生VHE和中微子发射的能力，特别是在耀变体中。最后，我们讨论了如何重联也可以解释所观察到的VHE光度-黑洞质量相关，涉及数百个非耀变体源，如英仙座A，和黑洞二进制。
2018-09-17 astro-ph.HE hep-ph
