QPOs from the Viscous Transonic Accretion Flow Around a Spinning Black Hole
Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences (ARIES)（阿亚巴塔观测科学研究所）；Department of Applied Physics, Mahatma Jyotiba Phule Rohilkhand University（马哈特玛·乔蒂巴·普尔罗希勒坎德大学应用物理系）；Indian Institute of Technology Roorkee（印度理工学院鲁尔基分校）；Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences（波兰科学院尼古拉·哥白尼天体物理中心）
通过研究旋转黑洞周围黏性跨音速吸积流中的激波振荡，发现黑洞自旋参数强烈影响准周期振荡（QPO）的频率范围，并得到QPO频率与幂律光子指数之间的相关性。
2026-05-29 astro-ph.HE
Mini-disk accretion onto spinning black hole binaries: quasi-periodicities and outflows
我们执行一个完整的3D广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟的等质量，自旋，二进制黑洞接近合并，周围环绕的双磁盘和迷你磁盘周围的每个黑洞。为了这个目的，我们进化的理想GRMHD方程的近似时空的二进制是有效的，在空间的每一个位置，包括黑洞的视野，在inspiral制度。我们使用宽松的初始数据从以前的长期模拟，吸积是占主导地位的$m=1$过密度称为肿块的环双星盘。我们比较我们的新的自旋模拟与以前的非自旋运行，研究自旋如何影响迷你磁盘的属性。我们分析了从团块的内缘到黑洞的吸积过程，着重于小圆盘周围流体的角动量收支。我们发现，迷你磁盘在旋转的情况下，有更多的质量比非旋转的情况下，在一个周期。然而，在这两种情况下，我们发现黑洞接收到的大部分质量都是由物质从团块中直接坠落而产生的。我们还分析了电磁通量的形态和变化，发现它们具有相同的吸积率周期性。在自旋的情况下，我们发现，流出的$8$倍强于非自旋的情况下。我们的研究结果将有助于理解和产生现实的合成光变曲线和光谱，这可以用于未来的观测。
2022-02-08 astro-ph.HE gr-qc
Collisionless Accretion of Finite-Angular-Momentum Plasma onto a Spinning Black Hole
Washington University in St. Louis（华盛顿大学）
研究通过动能模拟展示了有限角动量等离子体对旋转黑洞的吸积过程，发现其行为与理想MHD的磁性冻结盘相似，并揭示了喷流形成可能需要配对放电。
2026-10-09 astro-ph.HE
Global resistive MHD accretion flows around spinning AGNs: impact of resistivity on MAD state
本研究通过二维和三维电阻磁流体模拟，发现电阻率影响吸积流湍流和喷流功率，且平均等离子体β≤1时进入MAD态。
2025-05-29 astro-ph.HE
Radiation RMHD accretion flows around spinning AGNs: a comparative study of MAD and SANE state
本文通过二维Rad-RMHD模拟比较旋转AGN周围的MAD与SANE吸积状态，并结合双温模型分析光度、能谱及QPO特征。
2024-06-15 astro-ph.HE
A Channel to Form Fast-spinning Black Hole-Neutron Star Binary Mergers as Multimessenger Sources. II. Accretion-induced Spin-up
本文通过MESA网格演化BH-He-rich星双星系统，研究超爱丁顿吸积对BHNS并合中黑洞自旋加速及电磁对应体的影响，发现高吸积极限下低质量黑洞更易获得高自旋，且整体电磁信号更亮。
2024-02-23 astro-ph.HE
Accretion in a dynamical spacetime and spinning up of the black hole in the gamma ray burst central engine
本文计算了一个准球形缓慢旋转的吸积流在黑洞周围的演化过程，黑洞的质量和自旋演化到足以通过视界进行质能转移的程度。我们的模型与驱动长伽马射线暴的中央引擎相关，该射线暴起源于大质量恒星的坍缩。GRB引擎在动态演化时空度规中的计算是重要的，特别是由于事件的瞬态性质，在该过程中，大量的质量被吸积并改变基本的黑洞参数，其质量和自旋。我们讨论的背景下的角动量大小的崩溃的恒星的结果。我们还研究了可能的形成和演化的冲击的信封，这可能会暂时影响吸积。我们的研究结果对于伽玛暴和引力波的电磁观测对黑洞的质量和自旋范围的限制具有重要意义。我们推测这些天体物理黑洞的最终质量和自旋的可能约束。结果表明，如果它们的前身核只是弱旋转的，那么最大质量的黑洞不是在强伽玛射线暴爆炸中形成的。
2018-10-11 astro-ph.HE
Magnetised relativistic accretion disc around a spinning, electrically charged, accelerating black hole: case of C-metric
本文针对C度规描述的加速运动带电黑洞，研究其周围磁化厚吸积盘的平衡形状，分析大尺度磁场强度等参数影响，证明可通过环面特征区分C度规与克尔度规，为数值模拟提供测试平台。
2022-05-16 astro-ph.HE
GRMHD Simulations of Magnetized Advection Dominated Accretion on a Non-Spinning Black Hole: Role of Outflows
我们目前的结果从两个长时间的对流为主的吸积非旋转黑洞周围的GRMHD模拟。第一个模拟是为了避免黑洞周围的磁通量大量积累。该模拟的运行时间为200，000 GM/c^3，并在半径\sim 90 GM/c^2处达到流入平衡。即使在这个相对较大的半径，质量流出率\dot{M}_{out}被发现只有60%的净质量流入率\dot{M}_{BH}进入黑洞。第二个模拟的目的是实现大量的磁通量积累周围的黑洞在磁制动盘。该模拟的运行时间较短，为100，000 GM/c^3。尽管如此，由于平均径向速度比第一次模拟中的大几倍，它在半径\sim 170 GM/c^2处达到流入平衡。这里，在r \sim 160 GM/c^2处，\dot{M}_{out}变为等于\dot{M}_{BH}。由于两个模拟中的质量流出率没有显示出随时间的稳健收敛，因此真实的流出率可能低于我们的估计。黑洞自旋对质量外流的影响仍有待探讨。这两个模拟都没有显示出对流的有力证据，尽管包括磁场影响在内的完整分析留待将来进行。
2012-09-03 astro-ph.HE
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
Retrograde Accretion Disks in High-Mass Be/X-ray Binaries
我们已经编制了一个全面的麦哲伦星系X射线观测数据库，其中包含了{ \it XMM-Newton}、{ \it Chandra}和{ \it RXTE}在1997-2014年期间进行的所有观测。本文利用小麦哲伦云中53个大质量Be/X射线双星的观测数据，证明了自旋下降双星的自旋周期导数与自旋周期的分布与吸积自旋上升双星的自旋周期导数与自旋周期的分布没有任何区别。不可避免的结论是，向上和向下的样本来自同一个连续的母体，因此，在18年的时间里向下旋转的Be/X射线天体实际上是从逆行盘中吸积的。在它们的旋转周期-周期导数图中，存在数量大致相等的逆时针和逆行盘支持Be/X射线双星的新演化情景。
2017-04-20 astro-ph.HE
Accretion process onto super-spinning objects
利用数值模拟方法研究了Kerr时空中自旋物体的吸积过程。我们的结果表明，吸积到具有克尔参数（表征自旋）$|a| < M$和$|a| > M$的致密物体是非常不同的。在超自旋的情况下，对于比$M$稍大的$|a|$，由于短距离的排斥力，中心物体上的吸积被极大地抑制。吸积物质无法到达中心物体，而是在其周围积聚，形成一个持续增长的高密度云。在吸积过程中发出的辐射将比标准黑洞发出的辐射更硬更强;例如，在一些观测中可以看到$γ$ -射线。这种云的引力坍缩甚至可能引起剧烈的爆炸。随着$|a|$的增加，大量的吸积物质到达中心物体，云的增长变得不那么有效。我们的模拟发现，一个准稳态的吸积过程中存在的$|a|/M \gtrsim 1.4$，独立的质量吸积率在大半径。对于如此高的克尔参数值，吸积物质在非常小的半径处形成薄盘。我们提供了一些分析参数，以加强数值计算结果，特别是，我们估计的引力从吸引力到排斥力的变化和临界值$|a|/M \approx 1.4$分离的两个定性不同的制度的吸积的半径。我们简要地讨论了可用于寻找银河系和/或宇宙中的这种奇异物体的观测签名。
2009-10-17 astro-ph.HE gr-qc
Jet Luminosity From Neutrino-Dominated Accretion Flows in Gamma-Ray Bursts
围绕恒星质量黑洞形成的超吸积盘是为伽马射线暴（GRB）提供动力的中央引擎的合理模型。如果中心黑洞旋转，极向磁场穿过它的视界，一个强大的相对论性喷流可能被类似于布兰德福德-兹纳杰克机制的过程驱动。假设极向磁场强度与内部吸积盘压力相当，我们估计了这种喷流的光度。我们发现，当吸积流通过光学薄中微子发射冷却时，射流效率达到最大值。如果黑洞的旋转速度足够快，喷流的光度要比中微子-反中微子湮灭的能量沉积大得多。当快速旋转的黑洞的吸积速率足够大（> 0.003- 0.01兆太阳/秒）时，预测的喷流光度足以驱动伽玛暴。
2012-11-21 astro-ph.HE
Are gravitational waves spinning down PSR J1023+0038?
脉冲星J1203+0038以$ν\approx 592$ Hz的频率旋转，并被观察到在射电状态和低质量X射线双星状态之间转换，在射电状态期间，它是可见的毫秒射电脉冲星，在低质量X射线双星状态期间，吸积动力的X射线脉动是可见的。两个阶段的时间显示，在LMXB阶段，中子星以$\dotν\approx -3 \times 10^{-15}$ Hz/s的速度旋转，这比在射电阶段测量的速度快大约27%，$\dotν\approx -2.4 \times 10^{-15}$ Hz/s，并且与吸积模型的预测不一致。在这封信中，我们认为，自旋下降率的增加是兼容的引力波发射，特别是在吸积阶段的“山”的创建。我们表明，在地壳中的pycno-核反应率的不对称性可以导致一个足够大的质量四极解释所观察到的自旋下降率，到目前为止，没有其他自洽的解释，并在下一个毫秒射电脉冲星阶段的开始，无线电定时可以测试这种情况。另一种可能性是系统中可能存在振幅为$α\approx 5\times10^{-8}$的不稳定$r$模式.
2017-03-24 astro-ph.HE
Disk-outflow coupling: Energetics around spinning black holes
从黑洞系统驱动外流和看似合理的喷流的机制，在观测上仍然难以捉摸。尽管如此，一些观测证据和更深层次的理论见解表明，吸积和外流/喷流是密切相关的。我们建立了一个平流盘外流耦合动力学模型，明确地将垂直通量。流出和吸积的相互联系的动力学本质上支持守恒定律。我们研究了圆盘流出面的性质及其对黑洞旋转参数的强依赖性。盘流出的能量强烈地依赖于黑洞的质量、吸积率和自旋。该模型清楚地表明，从磁盘提取的外流功率与黑洞的自旋强烈增加，推断所观察到的天体物理喷流的功率与中心物体的自旋成比例的对应关系。对于耀变体（BL Lac和平谱射电类星体），它们的大部分辐射被认为是来自它们的喷流。据观测，BL Lac比平谱射电类星体（FSRQ）的亮度相对较低。光度可能与喷流的能量有关，这反过来反映了BL Lac天体的核区域与FSRQ相比具有相对较低的旋转黑洞。如果极端的引力是强大的外流和喷流的动力来源，那么黑洞的旋转也许是解释吸积动力系统中观测到的天体物理过程的基本参数。
2010-02-15 astro-ph.HE
Powerful radiative jets in super-critical accretion disks around non-spinning black holes
我们描述了一组模拟的超临界吸积到一个非旋转的超大质量BH。吸积流的辐射压力占主导地位，并采取了几何厚盘与双低密度漏斗周围的旋转轴的形式。对于吸积率$\gtrsim 10 \dot M_{\rm Edd}$，漏斗中有足够的气体使该区域光学厚度。来自圆盘的辐射首先流入漏斗，之后它沿着轴加速光学厚的漏斗气体。由此产生的喷流是重子加载的，并具有密度加权的终端速度$\approx 0.3c$。当逸出的气体在光学上变薄时，大部分的辐射亮度都转换成了动能。对于沿轴向下观察的观测者，总能量的各向同性等效光度与在$10^3$爱丁顿吸积的$10^7 M_\odot$ BH的$10^{48}\,\rm erg\,s^{-1}$一样多。因此，从能量上讲，模拟的射流与最强大的潮汐破坏事件的观测结果一致，例如，Swift J1644.然而，喷流速度太低，与J1644中推断的洛伦兹因子$γ> 2$不匹配。在其他潮汐扰动事件中不存在这种冲突。由于有利取向的观测者看到的是高度超爱丁顿的各向同性等效光度，模拟模型可以解释超亮X射线源的观测，至少在光度和能量方面，而不需要中等质量的黑洞。最后，由于模拟的喷流是重子加载的，并且具有温和的相对论速度，它们与SS433中观察到的喷流很好地匹配。然而，后者比模拟射流更准直。这表明，即使磁场对加速并不重要，它们也许仍然在限制喷流方面起作用。
2015-03-02 astro-ph.HE
A study of a tilted thin inner accretion disk around a spinning black hole
克尔黑洞周围薄吸积盘的内部可以作为研究强引力区物理的重要工具。这种盘相对于黑洞自旋轴的倾斜对于这个目的特别有用，因为这种倾斜可以通过Lense-Thirring进动对观察到的X射线光谱和定时特征产生显着影响。然而，由于众所周知的巴丁-彼得森效应，内盘被预测会与黑洞的自旋方向一致。在这里，我们计算，分析和数值，径向轮廓薄吸积盘倾角在粘性制度（即，$α$ > H/R; $α$是Shakura-Sunyaev粘度参数，H是盘厚度，R是径向距离）。我们表明，内盘可能不会在所有的参数值的某些合理的范围内对齐。这使得内吸积盘在探测黑洞参数和强引力区的吸积过程方面具有特别的前景。
2019-02-01 astro-ph.HE gr-qc
Mergers of Magnetized Neutron Stars with Spinning Black Holes: Disruption, Accretion and Fallback
在广义相对论中，我们研究了一颗质量比为$5:1$的中子星（压缩比为$0.1$）在旋转黑洞轨道上的合并，允许恒星的初始磁化强度为$10^{12} {\rm Gauss}$。我们提出了由此产生的引力波形和分析的回落吸积恒星被打乱。的演变表明没有显着的影响，从初始磁化。我们发现，只有一个微不足道的数量的物质成为未绑定的，$99%$的中子星材料有一个10秒或更短的时间到达中央引擎的区域和$99.99%$的明星将与中央磁盘和黑洞在3小时内相互作用。
2010-10-05 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Inversion points of the accretion flows onto super-spinning Kerr attractors
研究朝向中心超自旋Kerr吸引子的吸积流，定位两个闭合曲面形成反转冕，揭示其观测特征，为弦理论预言的超自旋体提供显著观测信号。
2024-02-05 astro-ph.HE gr-qc
On the Rossby Wave Instability in accretion discs surrounding spinning black holes
我们已经进行了广义相对论流体动力学（GRHD）模拟的2D光盘围绕旋转黑洞和倾向于Rossby波不稳定性（RWI）。我们表明，RWI可以在任何位置的光盘和任何自旋参数的发展。在恢复的整体模式的不稳定性，在这种广义相对论的背景下，我们分析了它的发展，并确定了一些修改引起的综合效应的相对论旋转的光盘和本地时间延缓，影响波在光盘中的传播。我们已经发现，特别是饱和水平的不稳定性显着增加时，RWI发生在非常接近的快速旋转的黑洞的广义相对论效应很强。这样的发现表明，甚至比在史瓦西黑洞的情况下更强烈，有必要补充这样的GRHD模拟与完整的GR射线跟踪处理，以提供在遥远的观察者框架中的盘的合成观测。
2018-09-06 astro-ph.HE gr-qc
Misaligned Spinning Binary Black Hole Mergers in Hot Magnetized Plasma
我们提出了广义相对论磁流体动力学模拟的等质量自旋黑洞二进制合并嵌入在磁化气体云。我们着重讨论了自旋相对于轨道角动量的取向对流体动力学、质量吸积率和坡印亭光度的影响。我们发现，在整个螺旋，气体吸积到个别黑洞集中成盘状的超密度，其角动量的方向朝向自旋轴，并持续到合并。我们确定准周期调制发生在质量吸积率的1- 20%的水平，平行于引力波啁啾演变。吸积率时间序列和引力应变之间的相似性是在吸入的黑洞附近强的、动态的引力场和磁场之间相互作用的结果。这一结果表明，在合并前的大质量双星吸积率的准周期性是不排除的环境中，黑洞嵌入在一个circumbinary吸积盘，并可以提供一个额外的有用的签名，电磁辐射同时低频引力波检测。
2022-05-04 astro-ph.HE gr-qc
Fully General Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Accretion Flows onto Spinning Massive Black Hole Binary Mergers
我们进行了第一套完整的广义相对论磁流体动力学模拟旋转大质量黑洞二进制合并。我们考虑二元黑洞，它们的自旋大小不同，与轨道角动量一致，它们浸没在炽热的磁化气体云中。我们调查的自旋和磁化程度（定义通过流体参数$β^{-1}\equiv p_{\mathrm{mag}}/p_{\mathrm{fluid}}$）的吸积流的性质的影响。我们发现，磁化吸积流的特点是更多的湍流动力学，作为磁场线被扭曲和压缩在后期inspiral。合并后，剩余克尔黑洞的自旋轴周围的极区是磁性主导的，磁场强度增加了一个因子$\sim$ 10 $^2$（独立于$β^{-1}$的初始值）。赤道平面上的磁化气体获得更高的角动量，并在黑洞周围形成一个薄的圆形结构。我们发现，磁化配置的质量吸积率一般小于在未磁化的情况下，由高达一个因素$\sim$ 3。黑洞旋转对吸积率也有抑制作用，高达$\sim$ 48\%。作为一个潜在的驱动程序的电磁发射，我们遵循的坡印廷光度的演变，合并后增加到一个因素$\sim2$与自旋增加，无论初始水平的磁化流体。我们的研究结果强调了在研究大质量黑洞的吸积过程时，同时考虑自旋和磁场的重要性。
2021-06-03 astro-ph.HE gr-qc
The Rapidly Spinning Intermediate-Mass Black Hole 3XMM J150052.0+015452
被黑洞潮汐破坏的恒星可以形成一个具有超爱丁顿质量吸积率的吸积盘;内部盘产生的X射线辐射提供了对黑洞质量$M_\bullet$和无量纲自旋参数$a_\bullet$的约束。以前的研究表明，负责潮汐破坏事件3XMM J150052.0+015452（以下简称J150052）的$M_\bullet$是$\sim$ 10 $^{5} M_{\odot}$，在中间黑洞（IMBH）制度。用我们最新的细长吸积盘模型拟合2008年之后在源的十年衰变期间获得的多历元XMM-牛顿和钱德拉X射线光谱，给出了$M_\bullet = 2.0^{+1.0}_{-0.3}\times10^{5} M_{\odot}$（68%置信度）和$a_\bullet > 0.97$（84.1%置信度下限）。2008-2014年之间获得的光谱比2014年之后的光谱明显更硬，这种演变可以通过包括日冕对早期光谱的逆康普顿化效应来很好地解释。当源吸积率为超爱丁顿时，日冕存在，而在2014年之后获得的数据中，当质量吸积率在爱丁顿极限附近时，没有证据表明它的影响。根据我们的光谱研究，我们推断日冕是光学厚和温暖（$kT_e=2.3^{+2.7}_{-0.8}$ keV）。我们对J150052的质量和自旋测量证实了它是一个IMBH，并指向一个快速的、接近极值的自旋。这些$M_\bullet$和$a_\bullet$值排除了质量为$\si…
2022-11-30 astro-ph.HE
Three-dimensional Global Relativistic Radiation Magnetohydrodynamics of Magnetically Arrested Disk Accretion Flows in AGNs
National Tsing Hua University（国立清华大学）；Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica（中央研究院天文及天文物理研究所）；Center for Theory and Computation, National Tsing Hua University（国立清华大学理论中心）；Physics Division, National Center for Theoretical Sciences, National Taiwan University（台湾大学理论科学中心物理组）；Hakodate Campus, Hokkaido University of Education（北海道教育大学函馆校区）
研究通过三维辐射相对论磁流体动力学模拟，探讨了磁性束缚盘吸积流中黑洞自转对辐射和动力学的影响，发现自转对吸积流动态和光谱能量分布影响较小。
2026-03-12 astro-ph.HE
Global simulations of axisymmetric radiative black hole accretion disks in general relativity with a sub-grid magnetic dynamo
我们提出了一个亚网格模型，模拟磁化吸积盘中的磁发电机。我们已经实现了这个模型中的广义相对论辐射磁流体动力学（GRRMHD）代码\koral，使用局部剪切片模拟的磁旋转不稳定性的结果，以固定的发电机的参数。包括这个发电机，我们能够运行二维轴对称GRRMHD模拟的吸积盘任意长的时间。模拟磁盘表现出持续的湍流，极向和环形磁场组件驱动到一个类似的状态，在3D研究中看到的。使用这个发电机代码，我们提出了一套长期的全球模拟超爱丁顿，光学厚盘周围的非旋转和旋转黑洞。围绕非旋转黑洞的超级爱丁顿盘表现出令人惊讶的大效率，$η\approx0.04$，独立于吸积率，我们测量的总能量输出的效率，辐射和机械，流向无穷大。围绕在旋转黑洞周围的超级爱丁顿盘甚至更有效，并且似乎通过类似于Blandford-Znajek机制的过程提取黑洞旋转能量。所有的模拟模式的特点是高度超爱丁顿辐射通量沿旋转轴准直。我们还提出了一套模拟，设计有爱丁顿或稍微亚爱丁顿吸积率（$\dot{M} \lesssim 2\dot M_{\rm Edd}$）。这些模型都没有达到稳定状态。相反，这些圆盘是由于冷却失控而塌陷的，可能是由于热不稳定性。
2014-07-16 astro-ph.HE
Dark matter effect on black hole accretion disks
本文比较不同暗物质模型，发现暗物质可影响黑洞吸积盘结构，产生类似超自旋体的特征，并可通过吸积率变化观测，为暗物质探测提供新途径。
2024-03-18 astro-ph.HE gr-qc
Influence of flow thickness on general relativistic low angular momentum accretion around spinning black holes
克尔黑洞周围的低角动量吸积的广义相对论性轴对称流可以具有一定的几何构型，其中该流沿着垂直方向（与流的赤道平面正交的方向）保持流体静力平衡。这种吸积模型的流动厚度成为从黑洞视界测量的局部径向距离的函数。在文献中定义了三种类似于这种结构的流动厚度的函数。我们用经典热力学中的多方状态方程和等温状态方程来描述天体物理吸积的稳态方程。在这种几何构型的框架下，我们对三种不同的厚度函数求解方程组，得到了多跨音速、激波、定常积分吸积解。这样的解使我们能够研究流的厚度如何影响激波后流的性质对黑洞自旋角动量的依赖性，即，Kerr参数对于保温的激波，我们发现，后冲击盘的一部分可以成为发光的和相当数量的引力能量所携带的吸积流体可以得到释放的冲击。我们发现哪种厚度函数会产生最大的释放能量，使圆盘最发光。
2020-05-04 astro-ph.HE gr-qc
Mini-discs around spinning black holes
在风馈双星和双星中，吸积到黑洞上形成了具有特殊性质的小旋转盘。这种"微型圆盘“在自由下落时不借助粘性而吸积，但仍然具有高辐射效率。无粘迷你盘模型以前是为非旋转黑洞构建的。我们将该模型推广到自旋黑洞的情况，计算了圆盘的结构和辐射效率，并发现它们对黑洞自旋的依赖性。如果圆盘的角动量和黑洞的角动量是反对齐的，则发生类似彭罗斯过程的流体动力学过程。
2009-06-10 astro-ph.HE
How important is non-ideal physics in simulations of sub-Eddington accretion onto spinning black holes?
吸积速率远低于爱丁顿速率的黑洞，被低密度、热的、几何厚度的吸积盘包围着。这包括由事件视界望远镜以亚视界分辨率拍摄的两个黑洞。在这些圆盘中，带电粒子之间库仑相互作用的平均自由程很大，吸积物质是一种几乎无碰撞的等离子体。尽管如此，数值模拟到目前为止模拟这些吸积流使用理想的磁流体力学。在这里，我们提出了第一个全球性的，广义相对论的，三维模拟的吸积流到克尔黑洞，包括最有可能影响磁盘的动力学的非理想效应：平行和垂直于磁场的压力之间的各向异性，以及沿磁场线的热通量。我们表明，对于标准和磁制动盘，压力各向异性是可比的磁压力，而热通量仍然动态不重要。尽管这种大的压力各向异性，然而，吸积流的时间平均结构是惊人的相似，在模拟治疗等离子体作为一个理想流体。我们认为，这些相似之处主要是由于粘性和磁剪切应力的可互换性，只要磁压力是小的相比，气体压力，并在磁制动盘的压力/粘性效应的次主导作用。最后，我们强调突出的问题，在模拟低碰撞吸积流的动力学。
2017-06-05 astro-ph.HE gr-qc
Super-spinning compact objects generated by thick accretion disks
如果天体物理学黑洞候选者是广义相对论预言的Kerr黑洞，那么它们的自旋参数值必须服从理论界$|a_*| \le 1$。在这项工作中，我们考虑的可能性，这些对象是非克尔黑洞的引力或奇异的紧凑对象在广义相对论的替代理论。我们用一个简单的波兰甜甜圈模型研究了当它们的吸积盘是几何厚度时的吸积过程。吸积过程的图像可能与克尔黑洞周围的图像有质的不同。盘的内缘在赤道面上可能不再有典型的尖点，而可能有两个尖点，分别在赤道面的上方和下方。我们扩展了以前的工作的自旋参数的演变，我们估计的最大值$a_*$的超大质量黑洞候选人在星系核。由于活动星系核的平均辐射效率的测量需要$η> 0.15$，我们推断的“观测”绑定$|a_*| \lesssim 1.3$，这似乎是相当独立的这些对象的确切性质。这样的界限只是比以前的工作中发现的薄磁盘的$|a_*| \lesssim 1.2$稍弱。
2013-05-30 astro-ph.HE gr-qc
Central Compact Objects: some of them could be spinning up?
在已确认的中心致密天体（CCO）中，只有三个源测量了周期和周期导数。我们已经调查了这三个CCO在回退盘模型中可能的演化路径。该模型可以解释的个人X射线光度和旋转属性的来源一致，其估计的超新星年龄。对于这些源，合理的模型曲线可以得到与偶极场强$\sim$几个$\times 10^9$ G的恒星表面。模型曲线表明，这些CCO在演化的早期阶段处于自旋向上的状态。在吸积过程中，自旋开始下降，时间为$t \sim 10^3 - 10^4$ yr，取决于当前的吸积速率、周期和恒星的磁偶极矩。这意味着一些具有相对较长周期，弱偶极场和高X射线光度的CCO可能是显示自旋行为的强候选者，如果它们确实与回退盘一起演化的话。
2018-05-24 astro-ph.HE
RABBITS - III. Modelling relativistic accretion discs around spinning black holes in galaxy formation simulations
The Institute of Cancer Research（癌症研究所）；Key Laboratory for Computational Astrophysics, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台计算天体物理学重点实验室）；Cosmology, Gravity, and Astroparticle Physics Group, Center for Theoretical Physics of the Universe, Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院宇宙理论物理中心宇宙学、引力和高能粒子物理组）；Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；LUTH, Laboratoire Univers et Theories, Observatoire de Paris（巴黎天文台宇宙与理论实验室）；Department of Physics, University of Helsinki（赫尔辛基大学物理系）；Astronomy Centre, University of Sussex（萨塞克斯大学天文学中心）
本文提出一种几何薄的相对论性吸积盘模型，通过分析稳态吸积盘结构自洽地演化黑洞质量与自转矢量，首次使星系形成模拟能对吸积盘大小和结构进行约束，并生成光谱能量分布。
2026-03-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
A public code for general relativistic, polarised radiative transfer around spinning black holes
射线追迹辐射转移是比较黑洞吸积流和喷流的理论模型与观测结果的有力方法。我们提出了一个公共代码，grtranss，进行这样的计算在克尔度规，包括极化辐射转移和沿测地线平行运输的充分治疗。代码是用Fortran 90编写的，并与OpenMP有效地并行化，完整的代码和几个组件都有Python接口。我们描述了几个测试，用于验证代码，我们比较结果极化薄吸积盘和半解析射流问题与文献中的例子，其使用。一路上，我们提供准确的拟合函数的偏振同步辐射和传输系数的热和幂律分布函数，并比较结果的偏振辐射转移方程的数值积分和正交解。我们还表明，所有的传输系数可以发挥重要的作用，在预测的图像和银河系中心黑洞，Sgr A*，在亚毫米波长的偏振图。
2016-02-09 astro-ph.HE
A tilted and warped inner accretion disc around a spinning black hole: an analytical solution
黑洞周围的内部吸积盘提供了一个罕见的，自然的探针，以了解强引力制度的基本物理。这种圆盘相对于黑洞自旋赤道的可能倾斜是很重要的。这是因为这样的倾斜会影响观测到的通过透镜-瑟林进动的圆盘X射线发射的光谱和定时特性，这可以用来测试关于强引力的理论预测。在这里，我们解析地求解了Scheurer和Feiler（1996）的稳定的、翘曲的吸积盘方程，并找到了盘倾角的径向分布的表达式。在我们的精确解中，考虑一个围绕缓慢旋转的黑洞的圆盘，我们包括了圆盘的内部，这在这个形式主义中是没有做过的。这样的解决方案是及时的，因为最近从吸积黑洞H1743-322的X射线光谱和时间特征中推断出倾斜的内部圆盘。我们的倾斜角径向轮廓表达式包括观测可测量的参数，如黑洞质量和Kerr参数，以及盘内边缘倾斜角$W_{\rm in}$，因此可以是理想的面对观测。我们的解决方案表明，在$10-100$引力半径的光盘倾斜角是一个显着的分数盘外缘倾斜角，即使是$W_{\rm in} = 0$。此外，倾斜角径向轮廓有驼峰在$\sim 10-1000$引力半径的一些参数值，这应该有所观察到的X射线功能的影响。
2017-05-04 astro-ph.HE gr-qc
Long-duration Gamma-ray Burst and Associated Kilonova Emission from Fast-spinning Black Hole--Neutron Star Mergers
本文收集了GRBs 060614、211211 A和211227 A这三个独特的爆发，它们都具有长持续时间的主发射（ME）相和再亮扩展发射（EE）相的特征，以研究它们的观测特性和作为中子星-黑洞（NSBH）合并的可能起源. NS-第一出生（BH-第一出生）NSBH合并倾向于包含快速旋转（非旋转）的BH，更容易（几乎不）允许潮汐破坏发生（不）形成电磁信号。我们发现，NS先生的NSBH并合能很好地解释这三个伽玛暴的起源，支持这一结论的是：（1）它们的X射线ME和EE具有明确的回退吸积特征，以$\propto{t}^{-5/3}$形式递减，这可能是它们持续时间长的原因。EEs可能是由于$r$过程加热材料的回退吸积，预计发生在NSBH合并后。(2)这种类型的合并起源的长持续时间伽玛暴的波束校正的本地事件率密度是$\mathcal{R}_0\sim2.4^{+2.3}_{-1.3}\,{\rm{Gpc}}^{-3}\,{\rm{yr}}^{-1}$，与NS-第一出生的NSBH合并。(3)通过对GRB\，211211 A的EE、余辉和kilonova的详细分析，揭示了它可能是一个$\sim1.23^{+0.06}_{-0.07}\,M_\odot$ NS和一个排列自旋为$χ_{\rm{BH}}\sim0.62^{+0.06}_{-0.07}$的$\sim8.21^{+0.77}_{-0.75}…
2022-07-30 astro-ph.HE
Minidisk Influence on Flow Variability in Accreting Spinning Black Hole Binaries: Simulations in Full General Relativity
我们进行磁流体动力学模拟吸积，等质量的二元黑洞在充分的广义相对论专注于自旋和minidisk的吸积率和坡印亭光度变化的影响。我们报告的结构的minidisks和周期性的质量的minidisks，质量吸积率，和坡印亭光度。吸积率表现出准周期性的行为，在我们研究的所有系统中的二进制的轨道频率，但这种调制的幅度是依赖于持久的minidisks的存在。特别是，系统被发现产生持久的minidisks有一个更弱的调制质量吸积率，表明minidisks可以增加流入时间的物质到黑洞，并抑制了准周期行为。这一发现对间隔较大的双星有潜在的影响，在这种情况下，迷你盘可能会大得多，并可能显着抑制周期性。
2022-10-27 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Gravitational scattering of spinning neutrinos by a rotating black hole with a slim magnetized accretion disk
本文研究了中微子在旋转的超大质量黑洞中的引力散射，黑洞周围是一个薄的吸积盘，周围有一个真实的磁场。中微子被认为是具有非零磁矩的狄拉克粒子。中微子沿着任意轨道运动，入射通量平行于赤道平面。我们精确地解释了引力和磁场对中微子运动和自旋演化的影响。用准经典方法证明了在任意引力场中粒子散射时超相对论中微子的螺旋度为常数的一般命题。我们发现在弯曲时空中，考虑到中微子的自旋旋进，在外场中的中微子的可测量的通量。这些通量被证明是显着抑制系统的某些参数。最后，我们讨论了在我们的银河系中观测到预言的核坍缩超新星中微子现象的可能性。
2022-11-23 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Accretion flows around spinning compact objects in the post-Newtonian regime
本文建立含领头后牛顿修正的旋转致密天体低角动量吸积流模型，比较SR、SN与NR极限下的全局跨声速解，揭示自旋-轨道效应及密度标度。
2024-05-08 astro-ph.HE gr-qc
Beyond Hierarchical Mergers: Accretion-Driven Origins of Massive, Highly Spinning Black Holes in Dense Star Clusters
针对GW231123事件揭示的大质量高自旋黑洞起源问题，研究提出吸积驱动通道：致密星团中黑洞与恒星碰撞吸积碎片可增长至~200M⊙，形成高自旋双星，为GW231123类系统提供自然起源，且与层级并合通道特征不同。
2025-11-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Establishing a relation between mass and spin of stellar mass black holes
恒星质量黑洞（SMBH），由非常大质量的快速旋转恒星的核心坍缩形成，预计会在它们周围显示出高密度的吸积盘，这些吸积盘是由坍缩恒星的旋转地幔发展而来的。由于密度和温度都很高，这类盘是中微子的有效发射体，因此被称为中微子冷却盘。追踪观测到的（中微子）光度与黑洞（BH）的质量、自旋和吸积率（M_dot）之间的物理关系，建立了SMBH形成阶段的自旋和质量之间的关系。我们的工作表明，对于给定的M_dot，自旋黑洞比非自旋黑洞质量更大。然而，缓慢旋转的BH可以变得比旋转的BH更大，如果M_dot在它们的形成阶段比更快旋转的BH更高。
2013-07-13 astro-ph.HE gr-qc
Collapsar Black Holes are Likely Born Slowly Spinning
本文通过理论分析与三维广义相对论磁流体动力学模拟，论证坍缩星黑洞大多天生缓慢旋转（自旋约0.2），并解释了为何许多喷流未能产生伽马射线暴。
2023-05-26 astro-ph.HE
The Spin Distribution of Fast Spinning Neutron Stars in Low Mass X-Ray Binaries: Evidence for Two Sub-Populations
为了确定低质量X射线双星中吸积中子星的自旋分布是否与当前的吸积力矩模型相一致，我们研究了吸积双星和非吸积双星中快速旋转中子星的当前样本。我们进行了统计分析的自旋分布，并表明，有证据表明，在低质量的X射线双星，一个在相对较低的自旋频率，平均约300 Hz和广泛的传播，和一个峰值人口在较高的频率，平均自旋频率约575 Hz。我们发现，这两个子群体分离的切割点在~540 Hz的频率。我们还表明，射电毫秒双星的自旋频率不遵循对数正态分布，并没有证据表明存在不同的子种群。我们讨论了不同的吸积模型的不确定性，并推测，要么吸积中子星的分界点标志着引力波的开始作为一个有效的机制，以消除角动量或一些中子星在快速子种群不演化成射电毫秒恒星。
2017-05-22 astro-ph.HE
Disk Emission from Magneto-hydrodynamic Simulations of Spinning Black Holes
我们提出了一系列新的全球3D相对论磁流体动力学（MHD）模拟旋转黑洞周围的薄吸积盘的结果。盘具有$H/R\sim 0.05$的纵横比和自旋参数$a/M=0, 0.5, 0.9$和$0.99$。使用射线跟踪代码Pandurata，我们产生宽带热谱和极化签名的MHD模拟。我们发现，模拟的光谱可以很好地拟合一个简单的，通用的发射率配置文件，更好地再现从内部磁盘的发射行为，相比传统的分析进行使用诺维科夫-索恩薄盘模型。最后，我们展示了如何光谱偏振观测可以用来令人信服地打破众所周知的连续拟合方法测量黑洞自旋的自旋倾斜简并。
2015-12-02 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
Examining the Relationship Between the Persistent Emission and the Accretion Rate During a Type I X-ray Burst
本文通过I型X射线暴照射吸积盘的时间分辨模拟，检验持续辐射归一化因子$f_a$与吸积率增强的关系，发现$f_a$主要追踪吸积盘温度而非吸积率。
2024-10-27 astro-ph.HE
Alignment of Magnetized Accretion Disks and Relativistic Jets with Spinning Black Holes
吸积黑洞（BH）产生强烈的辐射和强大的相对论喷流，这是由BH的自旋大小和方向的影响。虽然薄的圆盘可能会通过巴丁-彼得森效应与BH自旋轴对齐，但这并不适用于厚圆盘的喷流系统。我们使用全三维广义相对论磁流体动力学模拟研究吸积BH与各种BH自旋矢量和磁盘厚度与磁通量达到饱和。我们的模拟揭示了一个“磁自旋对齐”机制，导致磁化磁盘和射流，以配合BH自旋附近的BH和进一步远离重新定向与外盘。这一机制对BH质量和自旋的演化、BH对宿主星系的反馈以及SgrA* 和M87的解析BH图像都有影响。
2012-11-15 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Fast Transients from Magnetic Disks Around Non-Spinning Collapsar Black Holes
本文通过三维广义相对论磁流体力学模拟揭示非旋转坍缩星黑洞磁吸积盘驱动的磁外流可解释Ib/c型超新星双峰光变曲线的首个峰值，并预测未来观测可区分竞争模型。
2025-03-09 astro-ph.HE
Accretion spin-up and a strong magnetic field in the slow-spinning Be X-ray binary MAXI J0655-013
本文结合MAXI、NuSTAR与Fermi/GBM观测分析MAXI J0655-013爆发，证实中子星吸积自旋加快，并通过三种方法推断其表面磁场B_s>10^13 G。
2023-07-13 astro-ph.HE
Toward General-Relativistic Magnetohydrodynamics Simulations in Stationary Non-Vacuum Spacetimes
本研究提出一大类稳态轴对称旋转度规的视界穿透形式，突破了此前仅克尔、克尔-纽曼度规可用的限制，可支撑广义相对论及非广义相对论框架下多种旋转致密天体的GRMHD吸积模拟。
2024-03-06 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Evolution of MHD Torus and Mass Outflow Around Spinning AGN
本文通过二维MHD模拟研究了旋转AGN周围吸积流，发现MRI湍流使角动量趋近Keplerian分布，磁场增强显著提升质量外流率且呈正相关，但黑洞自旋对质量外流无显著影响。
2023-10-24 astro-ph.HE
Misaligned magnetized accretion flows onto spinning black holes: Magneto-spin alignment, outflow power, and intermittent jets
本文通过数值模拟研究了自转黑洞与盘角动量错位时的磁逮捕盘演化，发现喷流可通过磁自转对齐机制重整内盘，大倾角则引发间歇性喷流破坏盘结构，并指出缓慢吸积黑洞不表现持续LT进动，磁通量爆发驱动喷流摆动解释了观测现象。
2025-09-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Spinning super-massive objects in galactic nuclei up to $a_* > 1$
现在我们相信，一个典型的星系包含大约$10^7$恒星质量的黑洞和一个超大质量黑洞在其中心。根据广义相对论，这些天体的特征仅在于它们的质量$M$和自旋参数$a_*$。在广义相对论中，黑洞的基本极限是克尔束缚$|a_*| \le 1$，但吸积过程可以将其旋转到$a_* \approx 0.998$。如果一个紧凑的物体不是一个黑洞，克尔界限不成立，在这封信中，我提供了一些证据，表明吸积过程可以旋转的身体$a_* > 1$。虽然这一事实对于恒星质量的物体来说应该是可以忽略的，但星系中心的一些超大质量物体实际上可能是超过克尔界限的超旋转物体。这种可能性可以通过像LISA这样的引力波探测器或亚毫米甚长基线干涉测量设施来测试。
2011-05-21 astro-ph.HE gr-qc
A novel sub-grid model for super-Eddington accretion of spinning black holes in galaxy-scale simulations
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；University of Oxford（牛津大学）；University of Zurich（苏黎世大学）；University of Geneva（日内瓦大学）；Università degli Studi dell’Insubria（因斯布鲁克大学）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）
本研究提出了一种新型子网格模型，用于模拟银河尺度中自转黑洞的超埃登顿吸积过程，通过自洽的自转演化方案和吸积盘结构，探讨了角动量偏移对超埃登顿吸积的影响。
2025-12-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Impact of neutron star spin on Poynting-Robertson drag during a Type I X-ray burst
本研究通过模拟发现，中子星自转虽削弱PR阻力，但自转使吸积盘更近，辐照更强，反而使质量吸积率增强11.2倍，支持PR阻力解释X射线暴观测特征。
2023-08-31 astro-ph.HE
