On the Linear Stability of Sheared and Magnetized Jets Without Current Sheets - Non-Relativistic Case
在之前的论文（Kim等人，2015）中，我们考虑了不携带净电流且不具有电流片的磁化射流的线性稳定性。在本文中，除了物理上动机良好的磁场结构，我们还包括射流剪切的影响。我们研究的喷流除了具有真实的磁场结构和速度剪切外，还具有有限的热压力。我们发现，剪切有强烈的稳定效果，对各种模式的射流不稳定性。增加剪切稳定在长波长和短波长的基本箍缩模式。增加剪切也稳定在短波长的第一反射箍缩模式。增加剪切只有一个非常温和的稳定作用的基本扭结模式在长波长，然而，增加剪切确实有很强的稳定作用的基本扭结模式在短波长。第一反射扭结模式通过在较短波长处增加剪切而强烈稳定。总的来说，我们发现，磁场和剪切的组合效果稳定射流比单独剪切。除了正式的线性稳定性分析的结果，我们提出了一种新的方式可视化和理解射流稳定性。这使我们对剪切磁化射流的增强稳定性有了更深的理解。我们还强调了我们的数值方法的价值，在了解与现实结构的射流的线性稳定性。
2016-03-01 astro-ph.HE
Numerical simulations of the internal shock model in magnetized relativistic jets of blazars
相对论喷流中的内激波情景被用来解释耀变体辐射的变化。最近的研究表明，磁场显着改变壳层碰撞动力学，产生各种光谱能量分布和光变曲线图案。然而，磁化在这种发射过程中所起的作用仍然没有完全理解。在这项工作中，我们数值求解磁化壳碰撞的磁流体动力学演化，并确定磁化对所观察到的辐射的影响。我们的程序包括系统地改变壳层的洛伦兹因子、相对速度和视角。产生整个宽带光谱能量分布和光变曲线所需的计算在计算上是昂贵的，并且使用高性能并行代码来实现。
2015-02-27 astro-ph.HE
Numerical study of broadband spectra caused by internal shocks in magnetized relativistic jets of blazars
相对论喷流中的内部激波假设已经被用来解释耀变体外流辐射的变化。最近的模拟表明，磁场改变了这些冲击的动力学，产生了一个完整的光谱能量密度模式动物园。然而，磁化在这种高能发射中所起的作用仍然没有完全理解。借助于\emph{Fermi}的第二个LAT活动星系核目录，我们与$γ$射线波段的观测结果进行了比较，以确定磁场的影响。
2013-09-18 astro-ph.HE
Numerical Simulations of Magnetized Astrophysical Jets and Comparison with Laboratory Laser Experiments
本文给出了磁流体力学数值模拟磁化射流形成和发展的结果。讨论了用于比较天体物理喷流的实验室激光实验和数值模拟结果的相似准则。介绍了Neodim激光装置实验中产生的射流的实验室模拟结果。
2019-03-11 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Simulations of Gamma-ray emission from magnetized micro-quasar jets
在这项工作中，我们模拟$γ$ -射线中的强子喷流的紧凑的物体在双星系统称为微类星体。我们利用作为主要的计算工具的$3$ -D相对论磁流体动力学程序PLUTO结合在内部派生的代码。我们的模拟实验是指SS 433 X射线双星，恒星系统中的强子喷流已被观察到。我们研究了两个新的模型配置，采用强子为基础的发射机制。模拟的目的是探索依赖的$γ$ -射线发射的动力学，以及射流的辐射特性（流体动力学参数的质量流密度，气体压力，喷射物质的温度，高能量质子人口内的射流等离子体，等）。的两个新的方案的初始条件的微类星体系统的研究结果进行了比较，以前考虑的方案。
2018-08-01 astro-ph.HE
The structure of weakly-magnetized $ γ$-ray burst jets
伽马射线暴（GRB）喷流与密集介质的相互作用促进了沿喷流边界的局部流体动力学不稳定性的增长。在配套文件中，我们研究了流体动力学（未磁化）射流的演变，发现射流茧材料的混合会产生一个界面层，称为射流茧界面（JCI），它包含了系统能量的一个重要部分。我们发现，角结构的射流+ JCI，当他们达到同源相，可以近似为一个扁平的核心（射流）+幂律函数（JCI）的指数，取决于混合的程度。在本文中，我们研究了次优势的环形磁场对射流的演变和形态的影响。我们发现弱场可以稳定喷流以对抗局部不稳定性。混合的抑制减小了JCI，从而重塑了射流的爆发后结构。尽管如此，外流的整体形状仍然可以近似为一个扁平的核心+幂律函数，虽然JCI幂律衰减更陡峭。在长的伽玛暴射流中，弱场的影响更为突出，在那里，流体动力射流中的混合更强。在短的伽玛暴喷流中，弱磁化喷流和非磁化喷流都存在小的混合。这一结果影响了预期的射流发射，这是由射流的形态。因此，长伽玛暴的瞬发和余辉观测可以作为对喷注底部磁性的探测。
2020-08-19 astro-ph.HE
Rarefaction acceleration in magnetized gamma-ray burst jets
与长/软伽马射线暴相关的相对论喷流形成并最初在祖星内部传播。由于在穿过恒星表面后，它们会失去外部压力的支持，这些流动可以被模拟为绕着一个拐角移动。形成一个强的稳态稀疏波，侧向膨胀伴随着稀疏加速。我们调查的效率和一般特点，这种机制，通过整合的稳态，特殊的相对论，磁流体动力学方程，使用一组特殊的部分精确解在平面几何形状（r自相似的“角落”）。我们还推导出解析近似标度的超相对论冷/磁化，和流体动力学的限制。该机制在磁化流中比在纯流体动力流中更有效。它大大增加了洛伦兹因子，而对喷流的开口没有太大影响;它们的乘积的结果值可以比1大得多，允许余辉光曲线中可能的中断。这些发现是相似的轴对称射流的数值模拟由Komissarov等人和Tchekhovskoy等人，虽然在我们的方法中，我们描述的稀疏作为一个稳态的简单波和自洽计算的开放的射流，对应于零外部压力。
2014-07-18 astro-ph.HE
Linear stability analysis of magnetized relativistic jets: the nonrotating case
我们进行了线性分析的稳定性磁化相对论非旋转圆柱流在零热压力的近似下，只考虑m = 1模式。我们发现有两种模式的不稳定性：Kelvin-Helmholtz和电流驱动。Kelvin-Helmholtz模式被发现在低磁化强度和它的增长率依赖于很弱的间距参数。电流驱动模式被发现在高的磁化强度和增长率的值和波数的最大值增加，因为我们减少的间距参数。在相对论区域中，电流驱动模式分裂成两个分支，高波数处的分支的特征在于本征函数集中在射流核心中，而低波数处的分支的特征在于本征函数延伸到射流速度剪切区域之外。
2013-07-24 astro-ph.HE
Intermittent mildly magnetized jets as the source of GRBs
伽马射线暴（GRB）是由相对论喷流提供动力的，这些喷流在很宽的时间尺度上表现出不稳定性--从$ \sim $毫秒到秒。以前的数值研究表明，流体动力学（即，从可变发动机排出的（未磁化的）射流经受射流和茧状物质的强烈混合，这强烈抑制了GRB发射。在本文中，我们进行了3D RMHD模拟的轻度磁化射流的持续时间为0.1秒和1秒的功率调制，并在注入稳定的磁场。我们发现，当在发射场的射流磁化是$σ\sim 0.1$，初始磁化被放大的冲击流中形成的点，它强烈抑制重子加载。我们估计，一个显着的污染可以避免，如果在注射的磁能构成至少百分之几的射流能量。喷流从恒星中爆发出来后的变化时间尺度是由喷射周期而不是混合过程决定的，这表明在实践中，喷流喷射应该在短至$ \sim 10 $ ms的时间尺度上波动，以解释观察到的光变曲线。更好的稳定性被发现与较短的调制射流。我们的结论是，对于足够热的喷流，光球附近的洛伦兹因子可以足够高，以允许有效的光球发射。我们的研究结果表明，喷流与$ 10^{-2} < σ< 1 $注入的可变发动机与$ \sim 10 $ ms占空比是合理的长GRB的来源。
2021-04-14 astro-ph.HE
Reconfinement of highly magnetized jets: Implications for HST-1 in M87
在活动星系核喷流中偶尔会观察到静止的特征。一个值得注意的例子是M87中的HST-1结。这些特征通常被解释为流体动力射流中的再约束激波或坡印亭射流中的聚焦喷嘴。本文计算了外压作用下高度磁化射流的结构和洛伦兹因子。我们发现发展的强烈振荡过渡后，从陡峭的平坦的压力分布介质。推导了这些振荡的节点位置的解析公式。我们将该模型应用于M87喷气机，并表明，如果喷气机保持磁占主导地位的次千秒差距尺度，然后集中预计。如果喷流光度满足$L_j\simeq10^{43}$ erg/s，那么HST-1结的位置可以与最近测量的邦迪半径周围的压力分布相一致。然而，我们发现，在准直中断磁优势意味着超过$10^2$，非典型的FRI源的洛伦兹因子。如果渐近洛伦兹因子的值要小得多，那么在黑洞附近就需要大量的载荷。在这种情况下，HST-1可以与流体动力流的准直喷嘴相关联。
2016-09-05 astro-ph.HE
Linear and nonlinear evolution of current-carrying highly magnetized jets
通过高分辨率的三维数值模拟，研究了周期性结构中载流射流的线性和非线性演化。所考虑的射流被强烈磁化，具有可变的螺距轮廓，并且最初在无力磁场的作用下处于平衡状态。电流驱动（CDI）和开尔文-亥姆霍兹（KHI）不稳定性的增长是量化使用三个选定的情况下，对应于静态，Alfvenic和超Alfvenic射流。在早期阶段，我们观察到大规模的螺旋变形的射流对应的初始激发的CDI模式的增长。我们的模拟结果和线性理论得到的分析增长率之间的直接比较显示出良好的协议的条件下，采用高分辨率和精确的离散算法。初始线性阶段后，射流结构显着改变，而缓慢移动的射流显示出越来越多的螺旋变形，更大的速度剪切剧烈破坏的几个阿尔芬交叉时间留下的湍流结构。总的来说，动能和磁能迅速消散为热量，在饱和状态下，射流动量在较大的表面积上重新分布，大部分射流质量以较小的速度行进。这个过程的有效性是由发生在射流/环境界面处的KHI不稳定性的开始来调节的，并且可以对剧烈的射流制动和夹带负责。
2014-07-08 astro-ph.HE
Neutrino emission from magnetized micro-quasar jets
用相对论流体动力学程序PLUTO模拟了微类星体系统中的强子喷流。我们专注于中微子发射的强子喷流内的热的快速质子（非热）碰撞产生的这样的喷流。我们采用半解析近似的描述产生的二次粒子从p-p碰撞和开发适当的算法使用上述注入质子作为输入。作为一个具体的例子，我们考虑的SS-433 X射线双星系统，在过去的几十年中已经进行了几次观测。在我们以前的工作中，我们采用了沿射流的快质子的预先设定的分布相反，在本论文中，我们模拟它通过使用幂律的快质子分布沿PLUTO流体代码。在急流前进通过计算网格的过程中，这种分布逐渐将周围的风扫到一边。作为第一步，在本工作中的中微子能谱提取模型喷流，促进了一系列潜在的动力学模拟在目前有趣的微类星体喷流系统。
2017-06-09 astro-ph.HE
Linear stability analysis of magnetized relativistic rotating jets
在零热压力近似下，对磁化相对论旋转圆柱射流进行了线性稳定性分析。我们确定了几种模式的不稳定射流：开尔文-亥姆霍兹，电流驱动和两种离心浮力模式-环形和极向。Kelvin-Helmholtz模在低磁化强度下出现，其增长率对背景磁场的螺距参数和旋转的依赖性很弱。在高磁化强度下，发现电流驱动模式，随着背景磁场的节距参数的减小，电流驱动模式的增长率和最大增长对应的波数增大。该模式通过旋转而稳定，特别是在高磁化下。由于旋转而产生的离心浮力模式在磁化强度增加时也趋于更稳定。总体而言，相对于非相对论性射流，相对论性喷流似乎更稳定。
2019-02-27 astro-ph.HE
Dynamical efficiency of collisionless magnetized shocks in relativistic jets
所谓的内激波模型旨在解释起源于耀变体流和伽马射线暴的非热过程所产生的光变曲线和光谱。一个长期存在的问题是，在相对论性流中驱动的微弱的无碰撞冲击是否足够有效，以解释与预期的外流动能相比所观察到的能量。在这项工作中，我们研究了相对论磁化外流的内部冲击的动能转换为热能/磁能的动态效率。我们发现，具有非零相对速度的壳之间的碰撞可以产生两个相反移动的冲击（在接触面处于静止的框架中），或反向冲击和前向稀疏。对于中等磁化强度的冲击波（磁化强度σ ~ 0.1），两壳层相互作用的动力学效率可达40%。因此，中等磁化冲击的动态效率大于相应的未磁化的两壳层相互作用。我们发现，效率仅弱依赖于壳层的洛伦兹因子，因此在耀变体和伽马射线暴的磁化流的内部冲击是近似相等的效率。
2010-12-11 astro-ph.HE
Linear stability analysis of magnetized jets: the rotating case
本文在零热压力近似下对磁化旋转圆柱射流进行了线性稳定性分析。我们重点分析了旋转对电流驱动模式的影响以及旋转引入的不稳定模式。我们发现，旋转有一个稳定的影响，对电流驱动模式的旋转速度的顺序的阿尔文速度。旋转也引入了一个新的不稳定的离心浮力模式和“冷”磁旋转不稳定性。第一种模式类似于Parker不稳定性，离心力起着有效重力的作用。磁旋转不稳定性可以存在，但仅在参数空间的非常有限的区域中，并且从不占主导地位。电流驱动模式的特点是由大wavelenghts和主导在小值的旋转速度，而浮力模式成为主导旋转增加，其特征在于由小wavelenghts。
2016-07-06 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
On the deceleration of Fanaroff-Riley Class I jets: mass loading of magnetized jets by stellar winds
在本文中，我们提出了稳态RMHD模拟，其中包括一个质量负载项研究射流减速的过程。质量负荷模仿注入质子电子等离子体从恒星风在宿主星系内到最初的对等离子体射流，平均恒星质量损失范围从$10^{-14}$到$10^{-9}\,{M_\odot\,yr^{-1}}$。空间射流演化覆盖了距射流喷嘴10~pc处网格中射流注入的$\sim 500\,{\rm pc}$。我们的模拟使用相对论气体状态方程和周围介质的压力分布。我们比较这些模拟与以前的相对论，非磁化射流的动力学模拟。我们的研究结果表明，环形磁场可以防止快速喷流膨胀和随后的嵌入进一步的恒星通过磁张力。在这个意义上，磁场避免了失控的减速过程。此外，当质量载荷足够大以增加射流密度并产生快速的、有差异的射流膨胀时，磁能通量转化为动能通量（即，磁加速）有助于相对于非磁化射流延迟减速过程。我们的结论是椭圆星系中典型的恒星星族不能解释经典FRI射电星系中的喷流减速。然而，我们观察到一个显着的变化，射流成分，气动参数和能量耗散沿其演变，即使是中等值的质量负荷。
2020-10-20 astro-ph.HE
Internal instabilities in magnetized jets
我们进行了广泛的线性稳定性分析的磁化圆柱射流在全球范围内。在通常援引的无力限制，我们专注于小规模的，内部的不稳定性触发的射流占主导地位的环形磁场，具有弱的垂直场和有限的热压力梯度的区域。这些区域很可能发生在远离喷流源和边界的地方，是磁能量耗散的潜在场所，这对于解释天体物理喷流中观察到的粒子加速和辐射至关重要。我们验证了Begelman的局部稳定性分析，通过验证最不稳定的模式的本征函数是径向本地化。这一发现使我们能够提出一个通用的稳定性标准中存在的弱垂直场。由于不稳定的热压力梯度和稳定的磁压力梯度之间的竞争，具有径向梯度的更强的垂直场使稳定性判据复杂化。尽管如此，我们认为，射流内部一般应受到快速增长，小规模的不稳定性，能够产生电流片，导致耗散。我们确定了一些新的不稳定性，而不是预测的本地分析，这是敏感的背景径向配置文件，但有较小的增长率比本地的不稳定性，并讨论我们的工作的相关性，最近的数值射流模拟的结果。
2018-10-03 astro-ph.HE
Kinetic Simulations of Instabilities and Particle Acceleration in Cylindrical Magnetized Relativistic Jets
相对论磁化喷流，如来自AGN，GRB和XRB的喷流，容易受到电流和压力驱动的MHD不稳定性的影响，这些不稳定性会导致粒子加速和非热辐射。在这里，我们调查这些不稳定性的发展，通过三维动力学模拟的圆柱对称平衡，涉及环形磁场与电子-正电子对等离子体。推广Alves等人（2018）和Davelaar等人（2020）的最新治疗，我们考虑了一系列初始结构，其中环形磁场引起的力通过轴向磁场和气体压力引起的力的组合来平衡。我们认为，Alves等人（2018）确定的粒子能量极限是由于快速磁耗散阶段的有限持续时间。我们发现平行于局部磁场的电场在粒子加速中的作用相当小。在所有调查的情况下，扭结模式出现在中央核心区域的增长时间尺度与线性MHD模型的预测一致。在气体压力平衡（Z箍缩）的情况下，我们确定了一个弱的本地箍缩模式以及射流核心之外。我们认为，压力驱动模式是重要的相对论射流，在区域内，足够的气体压力是由其他耗散机制。
2022-05-06 astro-ph.HE
Laplace-Fourier linear stability analysis of non-relativistic magnetized rotational jets: mode identification by Hamiltonian analysis and the occurrence of mode transitions
本文对磁化旋转射流进行线性稳定性分析，通过Laplace-Fourier变换和Hamiltonian扰动识别KHI、KKI和MRI等不稳定模式，并发现随射流速度增加模式间会发生连续转变。
2025-09-12 astro-ph.HE
Gamma-ray bursts from magnetized collisionally-heated jets
产生伽马射线暴（GRB）的喷流很可能携带相对于质子成分漂移的中子成分。中子-质子碰撞强烈加热喷流并产生电子-正电子对。我们调查这种加热产生的辐射使用一个新的数字代码。我们的结果证实了最近的说法，碰撞加热产生所观察到的带型谱的伽玛暴。我们将该模型扩展到研究磁场对发射光谱的影响。我们发现，频谱峰值保持在1兆电子伏附近的磁化参数$0<ε_B<2$，在我们的模拟探索的整个范围。随着$ε_B$的增加，光谱的低能量部分软化，并且在keV带中出现可见的软过量。光谱的高能量部分远高于GeV范围，并有助于费米/LAT观察到的即时发射。总的来说，碰撞机制产生的辐射光谱似乎与观测结果一致，没有对参数进行微调。
2011-06-26 astro-ph.HE
Polarized quasi-periodic oscillations reveal kink instability in magnetized jets of black holes
Department of Astronomy, School of Physics and Technology, Wuhan University（武汉大学物理科学与技术学院天文学系）
研究通过极化准周期振荡揭示黑洞喷流中磁化喷流的弯折不稳定性，解释了流量与极化度的反相关性，为理解喷流中的磁场结构和粒子加速提供理论依据。
2026-03-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
Total and linearly polarized synchrotron emission from overpressured magnetized relativistic jets
我们提出了相对论磁流体动力学（RMHD）模拟的静态超压磁化相对论射流的特点是其主导类型的能量，即内部，动能，或磁性。每个模型都由螺旋磁场穿过，螺旋角为$45^\circ$，并具有由初始压力不匹配产生的一系列准静态冲击，其强度和数量随主要能量类型而变化。我们通过积分同步辐射的辐射转移方程，以RMHD解作为输入，对这些模型的偏振特征进行了研究。这些模拟显示了一个自上而下的发射不对称性所产生的螺旋磁场和一个渐进的约束的发射到一个喷气脊柱的磁化强度增加和内能的非热人口被认为是一个恒定的分数的热。明亮的静止成分与再校准冲击出现呈现出相对强度调制的多普勒增压比之间的冲击前和冲击后的状态。由于磁场的螺旋结构，小视角显示出偏振角的大致双峰分布，这也是跨射流宽度的高度分层的线性偏振的原因。此外，观测到定常分量偏振角的$26^\circ$量级的微小变化，这可用于识别天体物理喷流中的准平激波。
2018-04-05 astro-ph.HE
The Kelvin-Helmholtz instability at the boundary of relativistic magnetized jets
本文通过线性稳定性分析研究相对论性磁化喷流边界的开尔文-亥姆霍兹不稳定性，推导出色散关系解析解，并揭示波矢与磁场夹角决定喷流在亚阿尔芬或超阿尔芬条件下的不稳定性判据。
2023-06-16 astro-ph.HE
Resolving Doppler-factor crisis in AGNs: non-steady magnetized outflows
磁驱动喷流的非定常加速导致流的前部被加速到比相同参数的定常加速情况高得多的洛伦兹因子。较高的多普勒增强部分的流动可能占主导地位的blazar喷流的高能量发射。我们认为，在耀变体的GeV和TeV的排放产生的快速移动的前沿高度磁化的非静止喷射斑点，而无线电数据跟踪缓慢移动的整体流量。模型预测与最新的费米伽马射线和MOJAVE射电VLBI结果相比毫不逊色。
2010-04-14 astro-ph.HE
The propagation of long GRB jets through and beyond its progenitor star
Center for Theoretical Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论物理中心）
本研究通过多尺度模拟探讨长持续时间伽马射线暴前身恒星中喷流的传播，分析不同磁化程度恒星对喷流观测的影响。
2025-12-31 astro-ph.HE
Effects of Ambient Medium Profiles on the Evolution of Relativistic Magnetized Jets
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao-Tong University（同济大学李政道研究所）；School of Physics & 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）
通过二维和三维相对论磁流体动力学模拟，探究分层环境介质中相对论磁化喷流的演化，推导扭结稳定性判据，计算多波段发射图，发现不同环境压力下喷流形态及辐射特征的差异。
2026-08-24 astro-ph.HE
Effective potential energy for relativistic particles in the field of inclined rotating magnetized sphere
研究了相对论带电粒子在磁轴与自转轴倾斜的旋转磁化天体电磁场中的动力学。在旋转参考系中求出了协变拉格朗日函数，在运动的第一积分的基础上定义了有效势能。研究了相对论带电粒子在不同偶极矩下的等势面结构。结果表明，对于一定能量的粒子，存在着俘获区。
2014-09-21 astro-ph.HE
Study of relativistic magnetized outflows with relativistic equation of state
本文用相对论变绝热指数状态方程（$Γ$）和组分参数$(ξ)$研究了相对论磁化外流。我们研究了特殊相对论磁流体动力学区域的外流，从亚阿尔夫文到超快区域。我们发现，在解决方案通过快点，磁场准直的流动，并可能形成一个准直激波由于磁场捏/压缩。这种快速、平行的外流可以被认为是天体物理学上的喷流。根据参数的不同，电子-质子流出的终端洛伦兹因子可以轻松地超过几十。我们表明，由于角动量从场转移到物质，流出的方位角速度可以翻转符号。我们还研究了组合物$(ξ)$对这种磁化流出的影响。我们表明，相对论流出的影响的位置的阿尔芬点，在阿尔芬点的极角，也对着的角度由场线与赤道平面，但也对组成的流。这对主导流经历了令人印象深刻的加速，并且比电子质子流更热。
2019-07-29 astro-ph.HE
Numerical Investigation of Instabilities in Over-pressured Magnetized Relativistic Jets
本研究通过三维相对论性磁流体动力学模拟，探究带螺旋磁场的超压相对论喷流不稳定性，发现磁螺距减小会削弱瑞利-泰勒不稳定性但激发CD扭结不稳定性，可定性解释BL Lac的准周期振荡。
2024-11-26 astro-ph.HE
Physics and phenomenology of weakly magnetized, relativistic astrophysical shock waves
弱磁化的相对论性无碰撞激波不仅是高能天体物理源中相对论性喷流的自然产物，而且还与通过粒子加速和辐射的能量耗散的一些最突出的表现有关。也许它们最奇特和最令人兴奋的特征是，维持加速过程的磁化湍流，以及（可能）次级辐射本身，是由被加速的粒子本身自激发的，因此这些冲击波的现象学在很大程度上取决于冲击波的微观物理。在这篇评论中，我们绘制了一个状态报告，这种微观物理，基准分析参数与粒子在细胞模拟，并提取直接感兴趣的现象学的后果，特别是关于所谓的微观物理参数中使用的现象学研究。
2020-12-16 astro-ph.HE
Magnetized, Relativistic Jets
河外相对论喷流由带电粒子和磁场组成，这是从我们从它们那里接收到的同步辐射中推断出来的。沿着磁场传播的粒子的拉莫尔半径比问题的尺度小得多，为系统提供必要的相干性以将其视为流动。因此，我们可以用相对论磁流体力学来研究它们。作为第一步，我们已经研究了结构的稳态配置的射流通过使用数值模拟。我们已经使用了螺旋场配置，并改变了不同的相关参数，控制的方式，其中的能量通量分布在射流（即，由内部，动能或磁能进行的能量通量的比例）。我们的研究结果表明，不同类型的射流之间的显着差异。最后，我们还报告了基于我们的模拟喷气机的合成图的结果。
2017-08-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
Preferential Positron Acceleration in Relativistic Magnetized Electron-Positron-Ion Shocks
Graduate School of Science and Engineering, Chiba University（千叶大学理工学研究科）；Institute for Advanced Academic Research, Chiba University（千叶大学高等学术研究院）
本研究通过模拟揭示了相对论磁化激波中正子的偏好性加速机制，表明超相对论激波是脉冲星风中高能正子过剩的主要来源。
2026-02-24 astro-ph.HE
Particle Acceleration in Relativistic Magnetized Collisionless Pair Shocks: Dependence of Shock Acceleration on Magnetic Obliquity
利用2.5维和3维粒子模拟方法研究了相对论磁化无碰撞对激波的激波结构和粒子加速。我们探讨了冲击前磁场和冲击法线之间的倾斜角度范围。我们发现，只有磁倾角对应的“亚光速”冲击，其中相对论粒子的磁场后，可以逃脱前面的冲击，导致粒子加速。在这种冲击的下游频谱包括一个相对论麦克斯韦和高能量幂律尾指数截止。随着磁倾角在亚光速范围内的增加，高能尾所占的粒子比例（从~1%到~2%）和能量（从~4%到~12%）都在增加。幂律的谱指数随角度从-2.8+-0.1增加到-2.3+-0.1。对于几乎平行的激波，粒子加速由扩散激波加速过程驱动，对于较大的亚光速倾角，粒子加速切换到激波漂移加速。对于“超光速”激波，下游粒子谱没有显示出任何明显的超热尾。从上游坐标系可以看出，相对论性（洛伦兹因子gamma 0> 5）磁化（sigma > 0.03）流中的有效加速只存在于很小的磁倾角范围内（< 34/gamma 0度），因此相对论性天体物理对激波必须要么接近平行，要么弱磁化，以产生非热粒子。这些发现限制了AGN喷流、脉冲星风星云和伽马射线暴的模型，这些模型在相对论磁化冲击中引起粒子加速。（节录）
2009-01-19 astro-ph.HE
Self-similar structure of ultra-relativistic magnetized termination shocks and the role of reconnection in long-lasting GRB ouflows
本文研究了磁化风与磁化外介质相互作用产生的超相对论流的双激波结构。接触不连续（CD）是流动中的一个特殊点-密度、动压和磁场在CD上经历跳跃或非解析。为了动态连接外部区域（前向激波流）和内部区域（反向激波流），需要解决接触间断处的流动奇点。在CD上，压力仅通过两侧的磁场传递-CD变成阿尔芬切向不连续。因此，动态放大的磁场导致形成一个狭窄的磁鞘。我们讨论了一种可能性，即粒子发射早期的$X$ -射线余辉，以及费米GeV光子，加速通过磁重联过程中的后反向冲击区，特别是在磁鞘。
2017-05-02 astro-ph.HE
Dynamics of a relativistic jet through magnetized media
两颗中子星（NS）的合并会产生引力波的发射，形成一个被密集和磁化环境包围的致密物体，并发射准直和相对论性喷流，最终产生短的伽马射线暴（SGRB）。喷流与环境的相互作用已被证明在塑造最终为伽马射线发射提供动力的外流结构方面发挥着重要作用。在本文中，我们提出了一组2.5维RMHD模拟，遵循相对论性非磁化射流通过具有不同磁化水平的介质的演变，作为合并后产生的两个NS。我们发现，磁化的环境介质的主要后果是，抑制射流内的不稳定性，并防止形成一系列的准直冲击。这意味着内部激波会失去效率，导致低光度的瞬发爆发。另一方面，射流头速度和射流内的感生磁化强度与周围介质的磁化强度相当独立。为了更好地理解磁化介质的作用，未来有必要进行更大范围的数值研究，以获得光变曲线和光谱。
2022-10-27 astro-ph.HE
Interaction of a Relativistic Magnetized Collisionless Shock with a Dense Clump
相对论性磁化无碰撞激波与致密团块之间的相互作用被认为对磁场放大和宇宙线加速起着至关重要的作用。我们调查这个过程中的二维粒子在细胞（PIC）模拟的第一次，其中的团块的大小是远远大于下游颗粒的回旋半径。我们还进行了相对论磁流体动力学（MHD）模拟相同的条件下看到的动力学效应。我们发现粒子在PIC模拟中沿着磁场线从激波团中逃逸，因此涡量比MHD模拟中的低。此外，在PIC和MHD模拟中，由于相对论效应，受冲击的块体迅速减速。在相对论无碰撞激波中，由于逃逸和减速，激波团不能放大下游磁场。这种大规模的PIC模拟为理解无碰撞等离子体系统中的大尺度行为打开了一扇新的窗口。
2022-08-15 astro-ph.HE
General Relativistic Modeling of Magnetized Jets from Accreting Black Holes
广义相对论磁流体动力学模型的最新进展提供了前所未有的洞察力吸积黑洞的内部运作，动力的喷流在活动星系核（AGN）和其他吸积系统。我将介绍最近的研究结果，确定喷流功率的自旋依赖性，并讨论了活动星系核无线电大声/安静的二分法和最近的观察，在一些活动星系核的高喷流功率的影响。
2012-02-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
On the Linear Stability of Magnetized Jets Without Current Sheets - Relativistic Case
在我们以前的论文中，我们考虑了边界上没有电流片的磁化射流的非相对论线性稳定性分析。在本文中，我们扩展我们的分析相对论射流。为了寻找无电流片磁化相对论喷流的不稳定模式，我们将完全相对论磁流体力学方程线性化并数值求解。得到了箍缩模和扭结模不稳定性的色散关系。通过比较弱相对论性喷流（洛仑兹因子2）和中等相对论性喷流（洛伦兹因子10）的色散关系，发现具有较高洛伦兹因子的射流在收缩和扭结模式下的稳定性都显著提高。我们表明，列入目前的无片磁场在射流中进一步提高了稳定性。随着磁化强度的增加，箍缩和扭结模式的不稳定性逐渐变得更加稳定。我们还显示了不稳定模式的最大时间增长率和射流的洛伦兹因子之间的标度关系。对于我们研究的大多数模式，不稳定模式的最大时间增长率与洛伦兹因子成反比。然而，对于基本箍缩模式，它与洛伦兹因子的平方成反比。无论是否存在磁场，这种非常有益的比例关系都成立。
2017-02-13 astro-ph.HE gr-qc
Gamma ray emission from magnetized relativistic GRB outflows
我们认为，小俯仰角同步辐射提供了一个重要的耗散机制，必须考虑的相对论磁化伽马射线暴（GRB）的形成模型从新生的黑洞和/或磁星流出。结果表明，如果伽玛暴外流是质子负载的，则这种辐射的光谱能量分布将在0.1-1~MeV的能量带出现尖锐的峰值。如果小俯仰角同步辐射能有效地冷却外流中的相对论粒子，则其峰值能量以下的谱是幂律的，谱指数α ~-1，接近于时间分辨伽玛暴谱的典型谱指数。否则，低能谱指数可以硬到α ~ 0，如在GRB脉冲开始时所观察到的。我们推测，质子加载的磁化γ暴流出的小俯仰角同步辐射对γ暴瞬发辐射的能带分量有显著贡献，而质子引发的电磁级联则对GeV分量有重要贡献。
2010-07-19 astro-ph.HE
Particle Acceleration in Relativistic Magnetized Collisionless Electron-Ion Shocks
利用2.5维粒子模拟方法研究了相对论磁化无碰撞电子-离子冲击波的结构和粒子加速，离子与电子的质量比m_i/m_e为16 ~ 1000。我们探讨了冲击前磁场和冲击法线之间的倾斜角度范围。在“亚光速”激波中，相对论性粒子可以沿着磁场线在激波之前逃逸，离子通过类似费米的机制被有效地加速。下游离子谱由相对论麦克斯韦和高能幂律尾组成，其中包含约5%的离子和约30%的离子能量。斜率为-2.1。上游的电子以比离子更低的能量进入冲击波，因此它们与场的联系更紧密。因此，只有约1%的入射电子在被平流到下游之前在冲击波处被费米加速，在那里它们占据了陡峭的幂律尾部（斜率为-3.5）。对于“超光速”冲击，相对论粒子不能超越沿场的冲击，自生湍流不足以允许有效的费米加速，离子和电子下游光谱与热分布一致。由于冲击波发射到上游的强烈电磁波，入射电子被加热到与离子均分。因此，有效的电子加热（>15%的上游离子能量）是相对论性电子-离子冲击的普遍属性，但在磁化流中很难实现电子的显著非热加速（>2%的数量，>10%的能量，斜率小于-2.5），并且需要弱磁化冲击（磁化<1 e-3）。这些发现对活动星系核喷流和伽马射线暴的模型提出了重要的限制，这些喷流和伽玛射线暴在相对论磁化电子-离子冲击中引起粒子加速。
2010-08-31 astro-ph.HE
Nuclear Composition of Magnetized GRB Jets
我们研究了与核心坍缩超新星有关的伽玛射线暴的相对论喷流中金属核的比例。我们用二维相对论流体力学计算模拟了射流诱导爆炸的回落过程，用稳态径向相对论磁流体力学计算模拟了射流加速过程，并通过后处理计算得到了射流的详细核成分。我们发现，如果在喷气发动机发射场的温度是高于$4.7\times 10^9$ K，准统计平衡（QSE）的建立和重核解离轻粒子，如$^4$ He在加速的射流。根据各向同性喷流亮度将金属核的存活判据写成$L_{\rm j}^{\rm iso} \lesssim 3.9\times 10^{50}(R_{\rm i}/10^7{\rm cm})^2 (1+σ_{\rm i})~{\rm erg~s^{-1}}$，其中$R_{\rm i}$和$σ_{\rm i}$分别是喷流的初始半径和初始磁化参数。如果射流最初由辐射场主导（即，$σ_{\rm i} \ll 1$）和各向同性光度相对较高（$L_{\rm j}^{\rm iso}\gtrsim 4\times 10^{52}~{\rm erg s^{-1}}$），金属核不能在喷流中存活。另一方面，如果射流主要由磁场加速（即，$σ_{\rm i} \gg1$），即使在高光度喷流的情况下，最初包含在喷流中的金属核也可以存活而没有严重的解离。如果喷流含有金属核，则主要核是$^{28}$ Si、$^{16}$ O和$^{32}$ S，平…
2015-03-12 astro-ph.HE
Non-resonant magnetohydrodynamics streaming instability near magnetized relativistic shocks
本文对相对论激波前体中的非共振流动不稳定性进行了线性研究和数值模拟。在冲击前restframe中，我们进行了线性分析，这种不稳定性在一个可能的配置超相对论冲击前兆。这考虑了具有垂直于冲击波阵面和大尺度磁场的波矢量的磁声波。我们的线性分析是在没有任何假设的冲击速度，因此是有效的所有速度制度。为了检验我们的计算，我们还进行了相对论MHD模拟，描述了上述磁声波通过冲击前兆的传播。数值计算证实了我们的线性分析，预测的增长率的不稳定性是最大的超相对论冲击，并表现出波数依赖$\propto k_x^{1/2}$。我们的数值模拟还描绘了饱和制度的不稳定性，我们表明，磁放大是温和的，但仍然显着（$δB/B\leq 10$）。后一个事实可以解释在相对论磁化冲击附近强湍流的存在。我们的数值方法也引入了一个方便的手段来处理等温（超）相对论MHD条件。
2013-05-03 astro-ph.HE
Numerical study of Kelvin-Helmholtz instability and its impact on synthetic emission from magnetized jets
活动星系核喷流的非热辐射虽然具有磁流体动力学不稳定性，但其非热辐射的尺度却很大。本研究的主要目的是了解MHD不稳定性对大尺度活动星系核喷流非热辐射的影响。我们对等离子体柱进行了高分辨率三维数值磁流体动力学模拟，以研究具有不同磁场分布、喷流速度和密度对比度的千秒差距尺度下喷流配置的动力学和发射特性。我们还获得了合成的非热发射签名不同的视角使用的方法，假设静态粒子光谱和通过使用拉格朗日宏观粒子结合冲击加速和辐射损失的影响，通过不断发展的粒子光谱。我们发现轴向磁场位形中的Kelvin-Helmholtz（KH）不稳定性引起的激波对射流动力学有很强的影响。此外，我们还发现在欠密喷流柱中存在弱的双锥激波。螺旋磁场的引入阻碍了剪切表面处的涡流增长，从而稳定了射流柱。随着不断发展的粒子谱的方法，合成的SEDs的情况下，具有较强的KH不稳定性显示存在多个驼峰，从无线电到TeV的伽马射线带。我们的结论是，由于KH不稳定性，高能电子在新形成的冲击附近加速，导致高X射线发射。
2021-03-11 astro-ph.HE
Relativistic Jets: Open Problems and Challenges
在一般动力学模型的背景下，讨论了在各种天体物理环境中的相对论性喷流研究中的突出问题。
2010-01-28 astro-ph.HE
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
Reverse shock forming condition for magnetized relativistic outflows: reconciling theories and simulations
反向激波（RS）辐射可以用来探测伽马射线暴（GRB）余辉中相对论性喷出物的性质，特别是$σ$的磁化程度。然而，在文献中一直存在着关于RS形成的物理条件的混乱，并且磁场在坡印廷通量主导的制度中的RS动力学中的作用还没有完全理解。利用激波跳跃条件，我们描述了磁化RS的性质。比较了不同理论和数值模拟的RS动力学和形成条件，并调和了它们之间的差异。RS形成的严格条件是$σ< σ_\mathrm{cr}=(8/3)γ_4^2(n_1/n_4)$，其中$n_4$和$n_1$分别是喷出物和周围介质的静止帧数密度，$γ_4$是体洛伦兹因子，$σ_\mathrm{cr}$是临界磁化强度.与以前的说法相反，我们证明了这个条件与其他理论和模拟结果一致，可以进一步应用于未来数值模拟的设置和一致性检查。利用这个条件，我们提出了一个特征半径RS形成，并分为三个制度：“厚壳”（相对论RS），“薄壳”（反相对论RS），和“没有RS”制度磁化壳。临界磁化强度$σ_\mathrm{cr}$通常低于薄壳的1，但在“厚壳”状态下可能达到$\sim 100-1000$。我们的研究结果可以应用到坡印廷通量为主的喷出物的动态演化，与磁化相对论流出的自洽光曲线建模的潜在应用。
2022-05-12 astro-ph.HE
Powerful relativistic jets in narrow-line Seyfert 1 galaxies
最近从窄线塞弗特1星系探测到的高能伽马射线证实了这种类型的活动星系核也可以产生强大的相对论喷流。我概述了在这个研究领域的知识的演变和在所有尺度上的相对论性喷流的统一的影响。
2013-01-24 astro-ph.HE
Rarefaction acceleration of ultrarelativistic magnetized jets in gamma-ray burst sources
当一个磁主导的超快磁声伽玛暴喷流离开祖星时，外部压力支持可能会下降，喷流可能会进入弹道膨胀的状态，在此期间，它的磁加速变得非常无效。然而，最近的数值模拟表明，过渡到这一制度是伴随着一个突然的“突发”的加速度。我们证实了这一发现，并将加速归因于喷流的侧向膨胀--当喷流失去外部支持时，磁能在强磁声稀疏波中转化为动能。这种类型的加速度，稀疏加速度，是特定的相对论射流，因为它们的能量预算仍然可以占主导地位的磁能，即使在高度超快的磁声制度。就像外部约束磁化射流的准直加速度一样，它与磁通量表面的几何形状有关。在这两种情况下，在加速区的极向场线发散速度比在单极配置。另一方面，而准直加速度保持喷流开口角和洛伦兹因子的乘积略低于1，稀疏加速度允许使其显着更大，与余辉光变曲线中喷流中断的标准模型一致。
2010-03-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
A Mechanical Model for Magnetized Relativistic Blastwaves
相对论性冲击波的演化通常是在前向冲击区和反向冲击区之间压力平衡的假设下描绘的。但这种处理往往违反能量守恒定律，与现有的MHD数值模拟结果不一致。为了解决这一问题，前人提出了一种非磁化冲击波的力学模型。在本文中，我们推广的力学模型的情况下，爆炸波驱动的喷出物与任意磁化参数$σ_{\rm ej}$。我们测试我们的修改后的力学模型，考虑一个持久的磁化喷出物，并发现它是更好的比压力平衡处理方面的能量守恒。对于一个恒定的中心发动机风光度$L_{\rm ej} = 10^{47}{\rm erg~s^{-1}}$和$σ_{\rm ej} < 10$，能量守恒的偏差在小半径处可以忽略不计，但即使在距中心发动机$10^{19}{\rm cm}$处也只达到小于$25\%$。对于一个有限的寿命的中央发动机，反向冲击穿过磁化喷出物更早的喷出物具有较高的$σ_{\rm ej}$，这是与以前的分析和数值计算结果一致。一般而言，力学模型比传统的解析模型更精确，结果更接近数值模拟。
2021-07-14 astro-ph.HE
Magnetized Relativistic Jets and Long-Duration GRBs from Magnetar Spindown during Core-Collapse Supernovae
利用理想轴对称相对论磁流体动力学模拟方法，计算了一颗新形成的毫秒级B ~ 10^{15} G磁星在核塌缩超新星爆发过程中的自旋降速及其与周围恒星包层的相互作用.中子星损失的质量、角动量和转动能是根据冷却的中子星大气层的热性质以及风与周围恒星的相互作用自洽地确定的。磁星驱动相对论磁化风进入由SN激波产生的空腔。对于高自旋功率（~ 10^{51}-10 ^{52} erg/s），磁星风在几乎所有纬度都是超快的，而对于低自旋功率（~ 10^{50} erg/s），风是亚快的，但仍然是超阿尔文风。在所有情况下，中子星损失质量、角动量和能量的速率与相应的自由风值非常相似（相差<~ 30%），尽管中子星与恒星包层之间存在因果联系。此外，在我们考虑的所有情况下，磁星驱动准直（~5-10度）。相对论性喷流沿着恒星的旋转轴向外喷射。几乎所有的中子星的自旋下降能量都通过这个极喷流逃逸，而不是转移到更球形的SN爆炸中。这种相对论性喷流的性质及其在磁星模型中预期的后期演化与长持续时间伽马射线暴（GRB）及其相关的宽线Ic型SN的观测结果大致一致。
2009-01-24 astro-ph.HE
Some Implications of inverse-Compton Scattering of Hot Cocoon Radiation by relativistic jets in Gamma-Ray Bursts
长伽马射线暴（GRB）的相对论喷流被热茧包围，热茧在喷流从祖星冲出时限制喷流。这些茧是X射线光子的丰富来源，这些X射线光子可以被相对论性喷流中的电子逆康普顿（IC）散射到MeV-GeV能量。我们提供了详细的估计IC流量之间的各种相互作用的X射线光子和相对论性喷流，并描述了我们可以了解伽玛暴喷流和祖星从检测（或上限）这些IC散射光子。
2014-02-11 astro-ph.HE
Radiatively driven general relativistic jets
我们利用相对论辐射流体力学的矩量形式得到径向射流的运动方程，并利用相对论气体的多方状态方程求解。我们考虑黑洞周围的弯曲时空，并获得具有适度相对论终端速度的喷流。此外，来自吸积盘的辐射场能够在接近视界的喷流中诱发内激波。在热驱动和辐射驱动的综合作用下，获得了高达0.75（光速单位）的终端速度。
2018-01-29 astro-ph.HE
On the dynamic efficiency of internal shocks in magnetized relativistic outflows
我们研究了相对论磁化外流中内激波动能到热能/磁能转换的动力学效率。我们模型的内部冲击所造成的碰撞壳等离子体具有相同的能量通量和非零的相对速度。壳层之间发生相互作用的接触面可以分解成两个相对运动的激波（在接触面静止的坐标系中），或者分解成一个反向激波和一个向前稀疏。我们发现，对于中等磁化冲击（磁化$σ\simeq 0.1$），在一个单一的两壳层相互作用的动态效率可以高达40%。因此，中等磁化冲击的动态效率大于相应的非磁化两壳层相互作用。如果较慢的壳层以足够大的速度传播，则效率仅弱地依赖于其洛伦兹因子。因此，在耀变体和伽马射线暴的磁化流中，壳层相互作用的动力学效率实际上是相同的。这些结果在定量上与等离子体的状态方程无关。该过程的辐射效率预计是一个分数$f_r<1$的估计动态的，确切的值$f_r$取决于发射过程的特殊性辐射走的热能或磁能的冲击状态。
2009-09-07 astro-ph.HE
