Collimated and spinning fireballs for ultra-relativistic jets: long vs short Gamma-ray bursts by angular momentum and mass ratio
本研究探究伽马射线暴喷流前身旋转恒星系统的引力坍缩，分析引力结合能转化形成火球的过程，发现J/M比值影响火球准直度与喷流张角，推测其是区分长短暴的关键，并推导了火球物理量的内禀关联。
2025-07-30 astro-ph.HE
Highly collimated microquasar jets as efficient cosmic-ray sources
超新星遗迹被认为是银河系宇宙射线的主要起源地。然而，这种情况无法解释在宇宙射线光谱中观察到的一些特征。微类星体被认为是额外的候选者，因为它们的非热发射表明它们的喷流中存在有效的粒子加速机制。一个有希望的设想是在喷流中产生相对论中子，在系统外衰变，将相对论质子注入周围环境。对这种情况的第一次调查表明，微类星体可能是相当替代的宇宙射线源。我们的目的是评估的准直程度的射流上的宇宙射线能量的中子载体的情况下，以及发射区域的属性所发挥的作用。我们的目标是解释银河系的组成部分，所观察到的质子宇宙射线光谱的能量高于$\sim 10$ GeV，并与所提到的喷流属性与功率和光谱指数的生产宇宙射线。我们发现，准直喷流，紧凑的加速区域接近喷流基地，是非常有效的来源，可以提供一小部分的相对论质子光度高达$\sim 0.01$到宇宙射线。准直是效率方面最重要的特征;准直良好的射流可能比准直不良的射流效率高$\sim 4$数量级。提出的机制的主要特点是生产的光谱与陡峭的光谱指数（$\sim 2.3$在能量高达$\sim 10$ TeV）比在超新星的情况下，更接近所观察到的。我们的模型的预测可以用来推断银河系微类星体的人口的宇宙射线人口的总贡献，因此，定量评估其作为宇宙射线源的意义。
2022-07-18 astro-ph.HE
Hysteresis of Backflow Imprinted in Collimated Jets
我们报告了两种不同类型的回流射流进行二维特殊相对论流体动力学模拟。一种是逆平行于主射流的准直线回流（准直线回流），另一种是回流的弯曲路径（弯曲回流）。我们发现，前者出现时，头部的前进速度相当于或高于当地的声速在热点，而后者出现时，头部的前进速度比声速蝙蝠热点。弯曲回流与未受冲击的射流碰撞，并横向挤压射流。同时，在喷流尖端形成一对新的斜激波，并通过这些斜激波产生新的弯曲快速回流。因此，回流碰撞的滞后在射流中作为节点和反节点结构被印记。该过程还促进射流横截面积的加宽，并且还导致头部前进速度的降低。这种流体动力学过程可以通过观测致密的年轻喷流来检验。
2009-12-18 astro-ph.HE
The collimated propagation causes of astrophysical and laboratory jets
利用Z箍缩设施，可以进行控制良好和可诊断的实验室实验，研究实验室喷流，其标度参数接近年轻恒星喷流的标度参数。这使得观测天文观测无法达到的过程成为可能。这种实验在PF-3设施（库尔恰托夫研究所的“等离子体焦点”）进行，其中发射的等离子体发射沿着漂移室传播通过一米距离的环境。本文介绍了氦的实验结果，其中连续释放两个喷射被观察到。对这些结果的分析表明，在第一超音速喷射通过之后，在其后面形成具有低浓度的区域，即所谓的真空迹线，由于该真空迹线，随后的喷射实际上不经历环境阻力并且被准直地传播。本文中提出的两个喷射的传播的数值模拟证实了这一观点。使用比例律和适当的数值模拟的天体物理喷射，它表明，这种效果也可以是显着的年轻恒星的喷流。
2021-06-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The propagation of relativistic jets in external media
相对论喷流在包含致密物体的天体物理系统中无处不在。它们将大量的能量传输到离源很远的地方，它们与周围介质的相互作用对系统的演化有着至关重要的影响。射流的传播的特点是形成一个冲击的“头”在前面的射流消散射流的能量和茧包围射流和潜在的准直it.We在这里提出了一个自洽的，分析模型，遵循的射流和它的茧的演变，并描述它们的相互作用。我们发现，决定射流茧系统的性能的关键参数是射流的能量密度和周围介质的静止质量能量密度之间的无量纲比率。该参数与射流的喷射角一起，也决定射流是否被茧准直。该模型适用于所有尺度的相对论性非磁化喷流，可用于确定活动星系核喷流以及伽玛暴或微类星体的条件。结果表明，活动星系核和微类星体喷流由于与周围介质的相互作用而被流体动力学准直，而伽玛暴喷流只能在恒星内部被准直，一旦爆发就变得不准直。
2011-07-07 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
Beaming Selection and SN-GRB-Jets Evolution
在火球统治了十年之后，有希望用稀薄的准直喷流来解决超新星-GRB之谜
2009-02-19 astro-ph.CO astro-ph.HE
Polarization properties of photospheric emission from relativistic, collimated outflows
我们考虑了光球发射的偏振特性，它起源于喷流，喷流由一个高度相对论性的核心组成，核心的张角为θ_j，洛伦兹因子为Gamma_0，周围的剪切层中的洛伦兹因子随着喷流轴的角度按指数p的幂律减小。我们发现显着的线性偏振度的观察者位于视角θ_v \gtrsim θ_j。特别是，从窄喷流（θ_j \approx 1/Gamma_0）与陡峭的洛伦兹因子梯度（p \gtrsim 4）的发射偏振度达到\sim 40%。对于时变射流，偏振角可以偏移π/2。偏振发射的热峰以下的光谱由于光的像差而呈现非热的，而不需要额外的辐射过程或能量耗散。此外，在热峰值之上，由于光子的康普顿化，形成光子的幂律，光子在逃逸之前在不同洛伦兹因子的区域之间重复散射。我们发现，几十个百分点的偏振度和破碎的幂律谱的光球发射结构射流的背景下是自然的。将该模型应用于伽马射线暴，讨论了瞬发辐射的谱形与偏振度之间的预期相关性。
2013-09-29 astro-ph.HE
A lesson from GW170817: most neutron star mergers result in tightly collimated successful GRB jets
联合探测到的引力波（GW）和$γ$ -射线从一个双中子星（NS）合并提供了一个独特的视图离轴伽玛暴和NS合并率的独立测量。通过对GRB 170817的观测结果与常规短暴（sGRB）的观测结果的比较，我们发现，NS合并的一个统一阶分数导致sGRB喷流从周围的喷出物中爆发出来。我们认为，sGRB的亮度函数，峰值在$\approx 2\times 10^{52}\, \mbox{erg s}^{-1}$，可能是一个内在的属性的sGRB中央引擎和sGRB喷流通常是狭窄的开口角$θ_0 \approx 0.1$。我们进行Monte Carlo模拟研究模型的结构和效率的即时发射离轴sGRB。我们发现，只有一小部分（$\sim 0.01-0.1$）的NS合并检测LIGO/VIRGO在GW预计也检测到提示$γ$ -射线和GW 170817类似的事件是非常罕见的。对于NS合并率为$\sim 1500$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$，如从GW 170817推断的，我们期望在未来十年内，对于结构喷流模型，直到$\sim 12$与离轴GRB的联合探测，而对于准球形茧模型，只有$\sim 1$，其中$γ$射线是冲击爆发的结果。给定几个联合检测和它们的发现率，可以区分不同的结构模型。此外，如果GW源的定位足够快，则可以在UV中直接观察到具有热能储存器的茧的存在。
2018-12-10 astro-ph.HE
On the impact of neutrinos on the launching of relativistic jets from "magnetars" produced in neutron-star mergers
本研究通过广义相对论磁流体动力学模拟发现，双中子星并合遗迹中由磁旋转不稳定性驱动的磁场突破机制能产生准直外流，该机制无需中微子参与且稳健，中微子反而会减少极区重子污染并提升电磁光度。
2024-10-08 astro-ph.HE gr-qc
The Collimated Radiation in SS 433. Constraints from Spatially Resolved Optical Jets and $\texttt{Cloudy}$ Modeling of the Optical Bullets
本文利用 VLTI/GRAVITY 干涉观测和 XSHOOTER 光谱数据，结合 Cloudy 光致电离模型，首次空间分辨了 SS 433 光学喷流及其弹丸运动，约束了准直辐射性质、喷流动功率和消光。
2018-11-30 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The content of astrophysical jets
喷流是粒子和场的准直流出，在各种天体物理系统中被观测到，包括各种类型的活动星系核、微类星体、伽马射线暴和年轻的恒星物体。尽管在几十年的观测和理论研究中付出了巨大的努力，但仍然存在许多不确定性和悬而未决的问题，这些问题与射流如何产生以及它们的组成有关。在这篇评论中，我提供了一个大纲的内容和基本属性的天体物理喷流的一些当前的看法。
2021-06-28 astro-ph.HE
Are Interactions with Neutron Star Merger Winds Shaping the Jets?
射流在密集环境中传播时会变得平行，理解这种相互作用对于将环境的物理模型与观测联系起来至关重要。在这项工作中，我们使用3D特殊相对论模拟研究如何通过周围的环境中创建的一个中子星合并残留物中微子驱动的风射流传播。我们模拟了四个喷流有两种不同的初始结构，礼帽和高斯，和两个光度。喷流爆发后，我们研究了角喷流结构和由此产生的余辉光变曲线。我们发现，初始的角结构有效地冲洗在传播过程中，尽管只有$\sim 10^{-3}$ M $_\odot$的小风质量。最终的结构取决于喷流的亮度，因为能量较低的喷流被更强地准直，并且重子的夹带导致适度的外流洛伦兹因子（$\approx 40$）。尽管我们的喷流并不是专门用于模拟GW 170817事件的外流，但我们表明它们可以用来产生与GW 170817事件后观察到的余辉一致的光变曲线。使用这个过程，我们展示了如何推断的物理参数，例如，倾斜角，周围的粒子数密度，可以在相同数据集的独立拟合之间变化很大，并且似乎对角射流形状的较小细节敏感，这表明观察推断的参数可能敏感地依赖于所采用的射流模型。
2021-10-13 astro-ph.HE
Gravitational Model of High Energy Particles in a Collimated Jet
观测表明，相对论粒子在活动星系核中出现的喷流动力学以及它们与团内介质的相互作用中起着重要作用。然而，关于这些高能粒子的加速机制，还没有普遍的共识。本文提出了一种引力加速机制，即粒子离开旋转超大质量黑洞的能层内的精确区域，产生高度准直的流。这些粒子遵循无束缚测地线，测地线渐近平行于黑洞的自旋轴，其特征在于能量$E$、卡特常数${\cal Q}$和零角动量分量$L_z$。如果忽略环境影响，本模型预测在距离能层约140千秒差距的能量约9.4 GeV的电子的存在。目前的机制也可以加速质子的最高能量观察到的宇宙射线目前的实验。
2012-10-02 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Launching of jets by cold, magnetized disks in Kerr Metric
我们证实了曹最近的发现，在附近的快速旋转的黑洞射流可以发射离心冷，磁化磁盘，甚至几乎垂直形状的磁通量表面。通过在无力磁层近似下研究试验粒子的运动学，研究了在这种极端条件下产生的外流。磁离心发射的可能性非常好的准直中心流出周围的快速旋转的黑洞的影响进行了讨论，在AGN的喷流形成方案的一般情况下。
2010-01-20 astro-ph.HE
Formation and evolution of transient jets and their cavities in black-hole X-ray binaries
本文提出黑洞X射线双星中瞬态喷流源于准直磁化喷流向非准直外流转变的模型，解释离散抛射、低密度空腔形成及抛射物减速微弱等观测现象。
2023-08-12 astro-ph.HE
Observational signatures of stellar explosions driven by relativistic jets
相对论性喷流在与伽马射线暴（GRB）有关的超新星（SN）中解开恒星包层的作用尚不清楚。为了研究这一点，我们探索了由喷流驱动的恒星爆炸的观测特征。我们专注于在这样的爆炸流出的最终速度分布，并比较其观测印记SN/GRB数据。我们发现，射流驱动爆炸产生的外流与单位对数尺度的适当速度的能量分布平坦。平坦的分布似乎是普遍的，因为它是独立的射流和我们探索的祖属性。典型伽玛暴参数的平坦分布的速度范围是$γβ\approx 0.03-3$，其中$γ$是外流洛伦兹因子，$β$是其无量纲速度。一个平坦的分布也被视为准直扼流射流的最高出流速度随深度的射流被扼流。与SN/GRB的观测结果进行比较，排除了喷流作为这些事件中唯一爆炸源的可能性。相反，在SN/GRB中，坍缩的恒星必须将其能量沉积到两个通道中-一个准球形（或广角）通道和一个窄准直通道。前者携带大部分能量，是SN亚相对论喷出物的主要来源;后者携带总流出能量的0.01-0.1，是GRB的来源。有趣的是，在合并的双星中子星GW 170817中看到了相同的两个通道，具有相似的能量比，这表明在这两种现象中有相似的引擎在工作。
2022-01-20 astro-ph.HE
The Highly Collimated Radio Jet of HH 80-81: Structure and Non-Thermal Emission
原恒星喷流的射电辐射通常以热电子的自由-自由辐射为主。然而，在某些情况下，已经提出也可以存在非热发射。这种来自非热辐射的额外贡献是通过射电喷流某些区域厘米波长处的负光谱指数推断出来的。在HH 80-81的情况下，已知最强大的原恒星喷流之一，线性偏振发射也被检测到，揭示了非热发射是同步辐射性质的相对论粒子在喷流中的人口。这一结果意味着在喷流的某些部分应该存在加速机制。在这里，我们提出了新的高灵敏度和高角分辨率射电观测在几个波长（在3-20厘米范围内）的HH 80 -81射电喷流。这些新的观测结果表明，相对于以前的观测结果，灵敏度和角分辨率提高了$\sim$ 10倍。这使我们能够解析射电喷流的形态，并通过光谱指数图研究所涉及的不同发射机制。我们的结论是，同步辐射在此射流中产生的扩展组件检测到在低频率和射流的终止点，对周围介质的强烈冲击，可以产生有效的粒子加速。
2017-11-06 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Relativistic spine jets from Schwarzschild black holes: "Application to AGN radioloud sources"
FRI和FRII这两类Fanaroff-Riley射电大声星系都有很强的喷流，但性质不同。这些差异可以与中央引擎和/或外部介质相关联。目的：活动星系核的分类FRI和FRII可以与喷流从中央发动机的内电晕提取电磁坡印廷通量的速率联系起来。与热能和重力能的相应分布相比，准直是由穿过射流的总电磁能的分布引起的。我们使用完全相对论性磁流体动力学（GRMHD）方程的非线性分离变量的精确解来研究从史瓦西黑洞冠流出。喷流特征与内电晕等离子体的能量分布有很强的相关性，这可能与磁转子的效率有关。结果表明，FRI和FRII射流的观测可能部分受到我们的脊柱射流模型的约束。在FRI射流中观察到的减速可能与中心磁转子的低磁效率和热周围介质的重要热约束有关。相反，由于中心磁转子的高效率，强烈准直和加速的FRII流出物可以通过其自身的磁场自准直。
2010-06-10 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
GRMHD Simulations and Modeling for Jet Formation and Acceleration Region in AGNs
相对论射流是具有相对论速度的准直等离子体流出。涉及相对论喷流的天体是一个系统，包括一个致密物体，如黑洞，被旋转的吸积流包围，在中心致密物体附近产生相对论喷流。解释相对论喷流起源的最被接受的模型涉及磁流体动力学（MHD）过程。在过去的几十年里，许多广义相对论磁流体动力学（GRMHD）程序已经被开发出来，并被应用于模拟各种条件下的相对论性喷流形成。这篇简短的评论概述了GRMHD模拟在产生相对论喷流及其观测建模方面的最新进展。
2022-01-29 astro-ph.HE
Plasma Pressure Driven Asymmetric Supernovae and Highly Collimated Gamma-Ray Bursts
在大质量恒星坍缩的过程中，在中心铁核和恒星外壳之间会产生一个空洞。这个充满等离子体和快速旋转的原磁星磁层磁场的空腔的动力学被认为与理解超新星和伽马射线暴非常相关。加压导电等离子体和磁场的相互作用由一组磁流体动力学（MHD）方程描述，极向和环形等离子体流动不与磁场对齐。一个序列的MHD平衡响应于腔中的等离子体压力的增加，从旋转的磁层的连续填充，解决占不对称的超新星，高度准直的伽马射线暴射流，也活动星系核等离子体环。结果表明，致密星的磁层可能是超新星和伽马射线暴的中心发动机，为它们提供等离子体、磁能和转动能。
2012-10-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Jets in Hydrogen-poor Super-luminous Supernovae: Constraints from a Comprehensive Analysis of Radio Observations
氢剥离超亮超新星（SLSNe-I）的极端光学亮度的能量来源尚不清楚，但最近的研究强调了中央引擎的情况。无线电和/或X射线观测最适合跟踪最快的喷出物，并探测中央发动机流出物的存在。我们收集了迄今为止所有已发表的SLSNe-I的射电观测资料，并提出了两个新SLSNe-I的三个新观测资料。未检测到。通过模拟射电辐射，我们限制了SLSNe-I的亚秒差距环境和可能的外流。在这个例子中，我们排除了在伽马射线暴（GRB）中检测到的同轴准直相对论喷流。我们约束离轴射流与5 \arcdeg \（30 \arcdeg）的能量$\rm{E_k<4\times10^{50}\,erg}$（$\rm{E_k<10^{50}\,erg}$）在环境中形成的祖先与质量损失率$\dot{M}<10^{-4}\,M_{\odot}\,{\rm yr}^{-1}$（$\dot{M}<10^{-5}\,M_{\odot}\,{\rm yr}^{-1}$）的所有离轴角，假设基准值$ε_e=0.1$和$ε_B=0.01$。最深的极限排除了在微弱的未准直的GRB（GRB 060218除外）和相对论性超新星中看到的那种发射。最后，对于最近的SLSN-I SN 2017 egm，我们将未准直的非相对论流出的能量限制为$E_{\rm k}\lesssim10^{48}$ erg，就像在正常SNe中观察到的那样。
2018-02-26 astro-ph.HE
Dual-high-frequency VLBI study of blazar-jet brightness-temperature gradients and collimation profiles
在千秒差距尺度上，河外射电喷流表现出两种不同的形态，与它们的功率有关：准直的高功率喷流以明亮的终止激波结束，低功率喷流在靠近核心处开放，并显示出更弥散的表面亮度分布。这种形态学上的二分法的出现在秒差距尺度上的最里面的射流区域可以研究与甚长基线干涉（VLBI）的耀变体的射电观测，其中的喷流发射强烈的多普勒增强由于相对论散装运动在小角度之间的喷流方向和视线。我们试图在秒差距尺度上描述平谱射电类星体（FSRQ）和BL Lacertae天体（BL Lac）的秒差距尺度射电喷流的几何形状和发射轮廓，以推导出不同类别河外喷流的磁场、环境和能量学特性。我们分析了15个FSRQs，11个BL Lac和两个射电星系的VLBI射电数据，分别包含在MOJAVE数据档案和波士顿大学BU blazar组样品档案在15 GHz和43 GHz。我们推导出沿射流轴的亮度-温度和射流宽度梯度的参数化射流使用二维高斯亮度分布。在大多数BL Lac天体中，沿喷流轴的直径和亮度-温度梯度通常可以很好地用单次幂定律描述，而FSRQs的喷流表现出更复杂的行为，并且在更大的物理尺度上保持更强的准直。我们在Bondi球外的BL Lac天体3C 66A、Mrk 421和BL Lacertae、射电星系3C 111和FSRQs CTA 26、PKS 0528 + 134、4 C +71. 07、4 C +29. 45和3C 279中…
2021-12-08 astro-ph.HE
Exploring the physics behind the observed magnetic filaments in large scale radio galaxies
Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Universität Würzburg（维尔茨堡大学理论物理与天体物理研究所）
利用三维两温度广义相对论磁流体动力学模拟，研究射电星系中细长同步辐射丝的形成与演化，并通过合成观测预测其可探测特征，为SKA观测区分物理模型提供依据。
2026-06-29 astro-ph.GA astro-ph.HE
PeV particle acceleration and non-thermal emission in the `minimalist' model of the extended jets in W50/SS433
针对W50/SS433延展喷流，提出“极简”模型，通过再准直激波加速粒子至PeV能量，解释偏振X射线及甚高能辐射，效率超10%。
2025-09-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
TeV-PeV Neutrinos from Low-Power Gamma-Ray Burst Jets inside Stars
我们研究了伽马射线暴和超新星的前身核内部的准直喷流中高能中微子的产生，同时考虑了准直和内部冲击。我们得到简单，有用的约束，使用经常被忽视的一点，粒子的冲击加速是无效的辐射介导的冲击。经典伽马射线暴可能太强大，无法在恒星内部产生高能中微子，这与冰立方没有探测到的情况一致。我们发现，超长伽玛暴避免这样的限制和检测TeV信号将支持巨人的祖先。对低功率伽玛暴类（包括低光度伽玛暴）的预测与冰立方可能探测到的天体物理中微子背景一致，在PeV附近光谱变陡。这些模型可以用未来的伽玛射线暴监测器进行测试。
2013-09-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Increase of the Density, Temperature and Velocity of Plasma Jets driven by a Ring of High Energy Laser Beams
由多束高能激光（如Omega和NIF）驱动的超音速等离子体外流已经并将被用作各种实验室天体物理实验的平台。在这里，我们提出了一种新的方式发射高密度和高速度，等离子体射流使用多个强激光束在一个空心环的形成。我们表明，这样的喷气机提供了一个更灵活和多功能的平台，为未来的实验室天体物理实验。使用高分辨率的流体动力学模拟，我们表明，准直射流可以实现更高的密度，温度和速度时，多个激光束聚焦在目标上形成一个中空的环形图案，而不是聚焦到一个单一的点。我们进行了模拟与不同的环半径，并研究其对射流性能的影响。实验室无碰撞冲击实验的影响进行了讨论。
2013-04-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph
