bhlight: General Relativistic Radiation Magnetohydrodynamics with Monte Carlo Transport
我们提出了bhlight，一个数值方案求解广义相对论辐射磁流体动力学（GRRMHD）方程组使用的频率依赖的辐射输运方程的直接Monte Carlo解。bhlight的目的是发展黑洞吸积流在中间吸积率，在经典的辐射有效的磁盘和辐射无效的吸积流（RIAF）之间的制度，其中全球辐射效应发挥次主导，但不可忽略的作用，磁盘动力学。我们描述的控制方程，数值方法，特质，我们的实施，以及一套测试和收敛结果。我们还描述了辐射的Bondi吸积和一个缓慢吸积克尔黑洞在轴对称的例子应用。
2015-05-19 astro-ph.HE
Strongly magnetized accretion disks: structure and accretion from global magnetohydrodynamic simulations
我们使用全球磁流体动力学模拟研究的影响，净垂直磁场的几何薄（$H/r \approx 0.05$）吸积盘的结构在牛顿极限。我们考虑初始中平面气体磁压比$β_0 = 1000,\, 300$和$100$，跨越弱和强磁化吸积制度之间的过渡。我们发现，磁压力是重要的磁盘的垂直结构在所有三种情况下，吸积发生在$z/R\approx 0.2$在两个最强磁化模型。盘的中平面显示出外流而不是吸积。通过表面层的吸积主要由相干大尺度磁场引起的应力而不是湍流应力驱动。从我们的模拟测得的等效粘度参数显示出类似的依赖于初始$β_0$剪切盒模拟中看到的，虽然磁盘中平面是不是磁压力占主导地位，即使是最强的磁场的情况下。风是存在的，但不是磁盘演化的主导驱动力。在我们的模拟（有限）的持续时间，我们发现的证据表明，净通量达到准稳态的水平，可以稳定地保持一个强磁化磁盘。我们认为，几何薄的吸积盘在观测系统中可能普遍存在于一个磁“提升”的状态，其特征在于非零，但适度的垂直磁通量，磁盘现象的X射线双星（XRB）和活动星系核（AGN）的潜在重要影响。
2020-01-21 astro-ph.HE
Global Three-Dimensional Radiation Magnetohydrodynamic Simulations of Accretion onto a Stellar Mass Black Hole at Sub- and Near-critical Accretion Rates
我们提出了全球三维辐射磁流体动力学模拟吸积到一个6.62太阳质量的黑洞的准稳态吸积率达到0.016至0.9倍的临界吸积率，这是定义为吸积率，假设10%的辐射效率，在不同的运行。模拟结果表明，在10 $r_{\rm g}$的数百个热时间尺度上没有热不稳定性的迹象。在近临界运行中，能量耗散发生在中平面附近，而在低吸积率运行中，能量耗散发生在盘表面附近。$\sim$ 20 $r_{\rm g}$内部的总辐射光度约为爱丁顿极限的1%至30%，在亚临界和近临界吸积区域，辐射效率分别约为6%和3%。在这两种情况下，自洽湍流产生的磁旋转不稳定性（MRI）导致角动量转移，磁盘是由磁压力支持。从中心低密度漏斗流出的终极速度为$\sim$ 0.1 $c$只在近临界运行中看到。我们的结论是，这些磁压力占主导地位的磁盘是热稳定的，比$α$磁盘厚，和有效的温度分布比在$α$磁盘平坦得多。这些磁盘的磁压力与以前的分析磁压力占主导地位的磁盘模型在一个数量级内。
2023-01-30 astro-ph.HE
The Dynamics of Truncated Black Hole Accretion Disks II: Magnetohydrodynamic Case
我们研究了截断吸积盘使用一个很好的解决，半全球磁流体动力学模拟，是演变为许多动力学时间（6096内盘轨道）。硬态黑洞双星系统和低光度活动星系核的光谱特性通常归因于截断的吸积盘，但缺乏对流动动力学的详细理解。在这些系统中，截断预计会出现由辐射效率的急剧变化驱动的热不稳定性。我们使用一个简单的具有高效和低效分支的并行冷却函数来模拟这种行为。吸积流采取的安排，其中“过渡区”存在于最内部区域的热气体和冷的Shakura $\&$ Sunyaev薄盘在较大的半径。薄盘嵌入热气体气氛中，该气氛由来自过渡区的温和流出物供给。尽管在内盘中存在热气体，吸积是有效的。我们的分析集中在角动量输运，能量学和磁场属性的细节。我们发现，磁发电机被抑制在热的，截断的内部区域的磁盘，从而降低了有效的$α$ -参数由$65\%$。
2018-01-17 astro-ph.HE
Radiative Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Neutron Star Column Accretion in Cartesian Geometry
强磁化中子星的高光度吸积导致辐射压主导的磁约束吸积柱。我们调查这些列使用二维辐射相对论磁流体动力学模拟的动力学，限制考虑适度的吸积率的列的高度是足够低的笛卡尔几何可以采用。通过吸积激波在$\simeq 10-25$ ~kHz的高频振荡，动态地维持柱结构。这些振荡的出现是因为它是必要的重新分配的权力释放在吸积激波通过批量垂直运动，既要平衡冷却和提供垂直压力支持重力。侧向冷却总是主导内能的损失。除了垂直振荡，光子气泡在我们的模拟中形成，并增加了额外的空间复杂性的柱结构。它们本身并不对振荡负责，它们似乎也不影响振荡周期。然而，它们增强了辐射的垂直传输，并增加了光度的振荡幅度。在我们的模拟中的时间平均柱结构类似于标准1D静止模型中的趋势，主要区别在于，由于2D柱形状的更高的冷却效率，冲击波阵面的时间平均高度更低。
2022-08-14 astro-ph.HE
General relativistic radiation magnetohydrodynamics simulations of supercritical accretion onto magnetized neutron star; -modeling of ultra luminous x-ray pulsars
通过2.5维广义相对论辐射磁流体动力学模拟，我们证明了超临界吸积到非旋转，磁化中子星，其中偶极子场的磁场强度是$10^{10}$ G的恒星表面。我们发现超临界吸积流由吸积柱和截断吸积盘两部分组成。超临界吸积盘，出现在远离中子星的地方，在$\sim 3R_*$ cm附近被截断（$R_*=10^6$ cm是中子星的半径），在那里通过偶极磁场的磁压与盘的辐射压平衡。圆盘在截断半径附近的角动量通过偶极场的磁矩有效地向内传输，诱导中子星的自旋。估算的自旋上升速率$\sim -10^{-11}$ s s $^{-1}$与最近对超亮X射线天体的观测结果是一致的。在截断半径范围内，气体沿着偶极场落在中子星上，导致在南北半球上形成吸积柱。柱的净吸积率和光度分别为$\sim 66L_{\rm Edd}/c^2$和$\lesssim 10L_{\rm Edd}$，其中$L_{\rm Edd}$是爱丁顿光度，c是光速。我们的模拟支持一个假设，即超发光的X射线天体是由磁化中子星的超临界吸积提供动力的。
2017-07-26 astro-ph.HE
Dark magnetohydrodynamics: Black hole accretion in superradiant dark photon clouds
本研究将广义相对论磁流体动力学方程扩展至暗光子成分，通过全数值相对论求解耦合系统，首次探讨了超辐射暗光子云与黑洞吸积流的相互作用，发现耦合强度会增强风发射并引发盘内振荡模式。
2024-06-05 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
General relativistic magnetohydrodynamic simulations of accretion onto exotic compact objects
本文综述了奇异致密天体吸积的广义相对论磁流体动力学模拟研究，涵盖非Kerr黑洞和无事件视界致密天体等多种对象，并展望了该领域的未来研究方向。
2024-09-04 astro-ph.HE gr-qc
General relativistic resistive magnetohydrodynamics with robust primitive variable recovery for accretion disk simulations
黑洞天体物理学的最新进展，特别是事件视界望远镜（EHT）在星系M87中心发现的第一个超大质量黑洞的视觉证据，以及引力合作组织在银河系中心Sgr A* 的事件视界附近探测到的轨道“热点”，需要开发新的数值方法来理解潜在的等离子体微观物理学。与这种热点有关的非热辐射被证明是源于等离子体团，这些等离子体团是由于最内层吸积区薄电流层中的磁重联而形成的。在黑洞吸积盘和喷流中，电阻率在电流片的形成、磁重联和等离子体团的生长中起着至关重要的作用。在三维广义相对论磁流体动力学（GRMHD）程序BHAC中加入了电阻率，并提出了一种隐式-显式方案来处理GRMHD方程中的刚性电阻源项。该算法进行了测试，结合自适应网格细化，以解决电阻尺度和约束运输方法，以保持磁场螺线管。原始变量的恢复，相对论磁流体动力学代码的关键部分，提出了几种新的方法，并比较的准确性，鲁棒性和效率。我们提出了一个新的反演策略，允许连续GRMHD模拟低气磁压力比和高磁化制度适用于黑洞吸积盘，喷气机，和中子星磁层。我们应用新的方案来研究电阻率对吸积黑洞的影响，并考虑了重联的耗散效应。
2019-08-06 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Radiation Drag Effects in Black Hole Outflows from Super-critical Accretion Disks via Special Relativistic Radiation Magnetohydrodynamics Simulations
通过2.5维狭义相对论辐射磁流体动力学模拟，研究了超临界吸积盘和由辐射力发射的外流。我们发现辐射通量力加速了出流，但辐射阻力阻止了出流速度的增加。流出速度在围绕旋转轴的光速的30-40%左右饱和，从那时起通量力与拖曳力平衡。我们的模拟表明，在\dot{M}_{BH} ~ 100-1000 \dot{M}_{BH}/c^2的范围内，外流速度几乎保持恒定，其中\dot{M}_{BH}是质量吸积率，L_{Edd}是爱丁顿光度，c是光速。这样一个更快的流出被一个约0.1c的更慢的流出所包围。该速度也由辐射通量力和辐射阻力之间的力平衡确定。辐射阻力与洛伦兹力合作，使较慢的外流准直，尽管较快的外流主要由洛伦兹力准直。动能由较慢的流出而不是较快的流出携带。流出的总动力学光度以及光子光度为~ L_{Edd}，几乎与质量吸积率无关。
2014-11-06 astro-ph.HE
Global Structure of Three Distinct Accretion Flows and Outflows around Black Holes through Two-Dimensional Radiation-Magnetohydrodynamic Simulations
我们提出了详细的全球结构的黑洞吸积流和外流通过新执行的二维辐射磁流体动力学模拟。从一个穿有弱环向磁场的环出发，通过控制初始环的中心密度ρ_0，我们可以再现三种不同的吸积流模式。模型A的中心密度最高，产生了一个光学和几何厚度的超临界吸积盘。辐射力大大超过盘面上方的重力，从而驱动强烈的外流（或喷流）。由于温和的光束，在正面视图中，表观（各向同性）光子光度为~22L_E（其中L_E是爱丁顿光度）。如果我们增加流动密度，甚至更高的视光度是可行的。在具有中等密度的模型B中，吸积流的辐射冷却是如此有效，以至于在半径大于~7R_S（其中R_S是史瓦西半径）处形成标准型、冷的、几何上薄的盘，而在其他情况下，吸积流的辐射效率是低的。该模型中出现了磁压驱动的圆盘风。在模型C中，密度太低，流动不能具有辐射效率。因此，该流动变成辐射效率低的吸积流，其在几何上是厚的并且在光学上是薄的。磁压力与气体压力共同驱动圆盘表面的外流，而流通过射流而不是辐射释放能量。观测的影响进行了简要讨论。
2011-05-27 astro-ph.HE
Magnetohydrodynamic Simulations of Active Galactic Nucleus Disks and Jets
有一个广泛的共识，即吸积到超大质量黑洞和随之而来的喷流形成的动力观测到的活动星系核（AGN）的发射。然而，关于喷流如何在吸积流中形成，它们与黑洞自旋的可能关系，以及它们如何与周围介质相互作用，人们的共识较少。在理论上，人们也对标准吸积盘模型的不稳定性以及与观测约束的持续差异表示担忧。尽管标准的吸积盘模型在X射线双星中的应用似乎很成功，但它面临着越来越多的观测约束，这对它在活动星系核中的应用提出了挑战。由于这些流动的动力学性质以及流体力学、磁场、辐射传输和弯曲时空之间的复杂相互作用，对这些问题的理论探索越来越依赖于数值模拟。我们得出以下结论：广义相对论磁流体力学（MHD）模拟的出现极大地提高了我们对喷流产生及其对黑洞自旋依赖性的理解。模拟结果表明，吸积盘和喷流都对穿过吸积流的磁通量以及吸积流角动量与黑洞自旋之间可能存在的不重合很敏感。辐射MHD模拟提供了新的见解发光吸积流的稳定性和突出的辐射粘性，紫外线不透明度的原子，和螺旋密度波在AGN的潜在重要性。
2021-01-21 astro-ph.HE
Radiation Magnetohydrodynamic Simulations of Sub-Eddington accretion Flows in AGN: Origin of Soft X-ray Excess and Rapid Time Variabilities
本文研究了当赛弗特星系的光度超过爱丁顿光度（$L_{\mathrm{Edd}}$）的0.1%时，观测到的软X射线过剩分量的来源。利用辐射磁流体动力学程序CANS+R模拟了辐射无效吸积流中稠密团的演化过程。当$10^7M_{\odot}$黑洞的吸积率超过爱丁顿吸积率（$\dot M_{\rm Edd}=L_{\rm Edd}/c^2$，其中$c$是光速）的10%时，由于辐射冷却，致密的斑点垂直收缩，并形成汤姆逊厚，相对较冷的（$\sim10^{7-8}$ K）区域。冷区与黑洞附近的光学薄热（$T\sim10^{11}~\mathrm{K}$）RIAF共存。冷盘负责软X射线发射，而硬X射线是从热的内部吸积流发射。软X射线发射区与黑洞附近的光学薄、热（$T \sim 10^{11}~\mathrm{K}$）、辐射效率低的吸积流（RIAF）共存。这种冷热吸积流的混合结构与从“外观变化”的活动星系核（CLAGN）观测到的硬和软X射线发射是一致的。此外，我们还发现在软X射线发射区存在准周期振荡。这些振荡可能是CLAGN中观察到的快速X射线时间变化的起源。
2020-09-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
General relativistic magnetohydrodynamic dynamo in thick accretion disks: fully nonlinear simulations
最近由事件视界望远镜（EHT）合作在毫米波长下对M87黑洞的成像引发了人们对广义相对论磁流体力学（GRMHD）体系中磁化等离子体吸积数值模型的新兴趣。在这里，非理想的模拟，包括电阻效应，最重要的是，平均场发电机行动由于子尺度，未解决的湍流，第一次应用到这样的系统中的完全非线性制度。结合差分旋转的磁盘，发电机过程是能够产生指数增长的任何初始种子磁场所需的值来解释的意见，当不稳定性趋于饱和，即使在没有人为的淬火效果。在达到最后的饱和阶段之前，我们观察到指数增长的二级区域，其中磁场由于吸积而增加得更慢，这修改了潜在的平衡。通过改变发电机系数，我们得到不同的增长率，虽然该领域似乎饱和在大致相同的水平，至少在这里探讨的参数的有限范围内，提供了大量的值的MAD参数磁化吸积。对于合理的中心质量密度值和常用的相对论热电子同步辐射的配方，我们的模型是能够自然地再现所观察到的通量的Sgr A*，EHT的下一个目标。
2019-11-05 astro-ph.HE
Global Radiation-Magnetohydrodynamic Simulations of Black Hole Accretion Flow and Outflow: Unified Model of Three States
黑洞吸积系统具有多种不同的模式（或谱态），如低/硬态、高/软态等，由于相应的流的动力学性质不同，因此分别讨论了每种态的理论模型。在这里，我们提出了一个统一的模型，我们的新的，全球性的，二维辐射磁流体动力学模拟的基础上。通过控制密度归一化，我们可以第一次用一个数值代码再现吸积流和外流的三种不同模式。当密度很大时（模型A），会形成一个几何上很厚的、非常明亮的圆盘，其中会发生光子捕获。当密度适中时（模型B），吸积气体可以通过发射辐射有效地冷却，从而产生薄盘，即，软态磁盘当密度太低，辐射冷却变得不重要时（模型C），磁盘变得热，厚，暗淡;即，硬盘。在模型A、B和C中，磁盘内的磁能分别被放大到气体能量的约两倍、30%和20%。值得注意的是，盘流出的螺旋磁场，这是由辐射压力或磁压力驱动，是普遍存在的任何吸积模式。最后，我们的模拟是一致的现象学的α-粘度处方，即磁盘的粘度是成比例的压力。
2009-03-31 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
Linking accretion flow and particle acceleration in jets. I. New relativistic magnetohydrodynamical jet solutions including gravity
我们提出了一个新的，近似的方法来模拟重力存在下的相对论性喷流的加速和准直。这种方法在整个计算域中是自相似的，其中重力效应可以忽略不计，并且在通量管内是自相似的。这些解决方案适用于从小区域（例如，靠近吸积盘的内缘）。正如早期的工作所暗示的，气流可以会聚到旋转轴上，潜在地产生准直激波。在这个方法的第一个版本中，我们通过与非相对论性流动类比，推导出引力对相对论性方程的贡献。这种方法捕获了流动等离子体的相对论动力学引力质量，但不是由于内部热能和磁能。一个更复杂的治疗，从基本的广义相对论磁流体动力学方程，目前正在开发。在这里，我们提出了一个初步的探索参数空间，描述的影响模型参数的流动解决方案和准直冲击的位置。这些结果提供了新的，半解析模型的相对论性射流，可以约束附近的条件，通过拟合射流中断看到越来越多的X射线双星的黑洞的基础。
2012-09-21 astro-ph.HE
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
Study of general relativistic magnetohydrodynamic accretion flow around black holes
提出了一种新的方法来研究在完全广义相对论（GR）下黑洞周围稳定的、轴对称的、对流的、几何薄的磁流体动力学（MHD）吸积流的全局结构。考虑到理想的磁流体动力学条件和相对论性状态方程，我们求解了控制方程，得到了所有可能的光滑整体吸积解。我们研究吸积物质的流动参数，即能量（${\cal E}$），角动量（${\cal L}$），和本地磁场的动力学和热力学性质。对于薄的GRMHD流，我们观察到，环形分量（$b^ϕ$）的磁场通常占主导地位的径向分量（$b^r$）在磁盘赤道平面。这表明环向磁场在盘的动力学过程中确实起着重要的调节作用。我们进一步注意到，除了在近地平线区域，磁场在动力学上变得重要（$β\sim 1$），盘仍然主要是气体压力（$p_{\rm gas}$）主导（$β= p_{\rm gas}/p_{\rm mag} > 1$，$p_{\rm mag}$指磁压）。我们观察到，麦克斯韦应力的发展，最终产生角动量运输内的磁盘。为此，我们计算的粘度参数（$α$），似乎是径向变化。此外，我们研究了潜在的缩放关系之间的$α$和$β$，它清楚地区分两个域共存沿径向范围的磁盘。最后，我们讨论了本形式主义在GRMHD模拟研究领域的效用。
2022-08-25 astro-ph.HE
Large-scale dynamics of winds originated from black hole accretion flows: (II) Magnetohydrodynamics
来自黑洞吸积盘的风是理解超大质量黑洞和它的宿主星系之间共同演化的基本成分。从小尺度吸积盘模拟到大尺度或宇宙学模拟的动力学范围的巨大差异为追踪风运动学设置了障碍。在本系列的第一篇论文中，我们在流体动力学框架下研究了从吸积盘外缘到星系尺度的盘风动力学。本文采用一维磁流体动力学（MHD）模型，进一步引入磁场来理解风动力学，并设置热吸积流的边界条件。极向磁场的几何形状被规定为与旋转轴成角度$θ=45^\circ$的直线，并且强度满足无发散条件。风的解决方案是通过要求气体顺利通过慢速，Alfvén和快速磁声点来实现的。物理量被发现显示幂律依赖于圆柱半径$R$超过快磁声点，其中$ρ\propto R^{-2}, v_{\rm p}\propto {\rm const.}, v_{\rm ϕ}\propto R^{-1}, B_{\rm ϕ}\propto R^{-1},$和$ β\propto ρ^{γ-1}$。风的磁化强度在决定风的特性方面起主导作用。与流体动力学情况相比，在强磁化（$v_{\rm Ap0}>1$）下，风被加速到更大的终端速度，其中磁压梯度占主导地位，离心势转换为动能。还讨论了风的物理量与磁化强度、温度、磁力线角速度和绝热指数的关系。
2020-02-15 astro-ph.HE
Exploring nonnormality in magnetohydrodynamic rotating shear flows: application to astrophysical accretion disks
剪切流中湍流的出现是一个研究得很好的领域。然而，主要问题之一是引用流是稳定的线性稳定性分析与从实验和模拟证明它是相反的结果之间的明显矛盾。有一些成功，特别是在天体物理系统，基于磁旋转不稳定性（MRI）。然而，MRI要求系统被弱磁化，这不是一般磁流体动力学（MHD）流的特征。然而，这种流动的线性扰动在本质上是非正态的，这就论证了其中非线性的起源。这个想法是，非正常扰动可能会产生巨大的瞬态能量增长（TEG），这可能会导致非线性和进一步的湍流。然而，到目前为止，剪切流中的非正常效应还没有探讨磁场的存在。在这里，我们考虑扰动粘阻不可压缩的MHD剪切流旋转一般。基本上，我们考虑的磁化版本的Orr-Sommerfeld和Squire方程和它们的磁类似物在科里奥利效应的存在。我们使用伪谱特征值方法求解方程。我们调查可能出现的不稳定性和大TEG在三种不同的流量：开普勒，恒定角动量和平面Couette流。我们发现，超过一定值的磁场，不稳定性和TEG都停止发生。我们还表明，TEG是最大的波数空间中的不稳定区域附近的磁场和雷诺数。旋转剪切流在天体物理学中是普遍存在的，特别是吸积盘，其中分子粘度太低，无法解释观测数据。其中能量-动量输运的主要公认原因是湍流粘性。因此，这些结果将在天体物理学中具有重要意义。
2016-09-07 astro-ph.HE physics.flu-dyn
Evolution of Accretion Discs around a Kerr Black Hole using Extended Magnetohydrodynamics
黑洞吸积远低于爱丁顿率被认为有几何厚，光学薄，旋转支持的吸积盘，其中库仑平均自由程是大相比，$GM/c^2$。在这样的环境中，磁盘的演变可能会显着不同于理想的磁流体动力学预测。本文对旋转黑洞周围的几何厚盘进行了非理想的全局轴对称模拟。模拟进行了使用一个新的代码${\rm\it grim}$，它演变成一个协变的扩展磁流体力学模型，通过处理非理想效应作为一个扰动的理想磁流体力学。非理想效应通过沿磁场线的热传导以及平行于和垂直于场线的压力之间的差来建模。该模型依赖于一个有效的碰撞在光盘从波粒散射和速度空间（镜子和消防水带）的不稳定性。我们发现，压力各向异性增长，以匹配磁压，在这一点上，它饱和，由于镜像不稳定性。压力各向异性产生向外的角动量输运，其大小与圆盘中的MHD湍流的大小相当，并且射流壁中的温度显著增加。我们还发现，至少在我们的轴对称模拟中，传导对盘演化的影响很小，因为（1）热通量被限制为平行于场，场接近于垂直于温度梯度，以及（2）热通量被与镜像不稳定性相关的有效碰撞性增加所抑制。
2015-11-13 astro-ph.HE gr-qc
Magnetohydrodynamic Simulations of Transonic Accretion Flows
Nicolaus Copernicus Astronomical Center of the Polish Academy of Sciences（波兰科学院尼古拉·哥白尼天文学中心）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；National Center for Supercomputing Applications, University of Illinois at Urbana-Champaign（美国国家超级计算应用中心（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校））；Academy of Athens（雅典学院）；Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences (ARIES)（阿亚巴塔观测科学研究所）；Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica（中央研究院天文及天文物理研究所）
研究通过磁流体动力学模拟揭示磁化亚声速吸积流中激波振荡产生准周期振荡（QPOs）的机制，表明QPO频率由激波位置决定。
2026-08-20 astro-ph.HE
Stochastically driven instability in rotating shear flows
研究了旋转剪切流中流体动力学湍流的起源。重点研究了随着径向坐标的增大，角速度减小，比角动量增大的流动。这种流动是瑞利稳定的，但必须是湍流，以解释观测数据。当排除任何磁流体/磁流体动力学不稳定性和相应的湍流时，线性理论和观测/实验之间的这种不匹配更加严重。本工作探讨了随机噪声对这种流体动力学流动的影响。我们主要集中于这种流动的一小部分，它只不过是一个由科里奥利效应补充的平面剪切流。这也模仿了天体物理学上的一小部分吸积盘。研究发现，这种随机驱动的流动表现出较大的扰动速度的时间和空间相关性，因此扰动的能量耗散较大，这可能会产生不稳定性。本文研究了背景流的一系列角速度（Ω）剖面，从常比角动量剖面（λ= Ωr^2 ; r为径向坐标）到常圆周速度剖面（v_r = Ωr）。然而，所有的背景角速度表现出相同的增长和粗糙度指数的扰动，揭示了一个独特的普适性类的随机强迫流体动力学的旋转剪切流。这项工作，据我们所知，是第一次尝试了解起源的不稳定性和湍流的三维瑞利稳定旋转剪切流通过引入附加噪声的基本线性化控制方程。这对解决天体物理流体动力学流动（如吸积盘）中的湍流问题具有重要意义。
2012-11-21 astro-ph.GA astro-ph.HE cond-mat.stat-mech
Toward a magnetohydrodynamic theory of the stationary accretion shock: toy model of the advective-acoustic cycle in a magnetized flow
研究了磁场对平流-声学不稳定性线性相位的影响，作为研究恒星核坍缩过程中吸积激波不稳定性的磁流体动力学（MHD）理论的第一步。我们研究了一个玩具模型，其中平面静止吸积激波后面的流动被外部势绝热减速。两个磁场的几何形状被认为是：平行或垂直的冲击。熵涡波，这是简单的平流在未磁化的限制，分为五个不同的波：熵扰动平流，而涡可以通过两个阿尔芬波和两个慢磁声波沿场线传播。存在于未磁化极限的两个周期，对流声学和纯声学，被多达六个不同的MHD周期所取代。循环之间的相位差在确定总循环效率和因此的增长率方面起着重要作用。作为磁场强度的函数的生长速率的振荡是由于这种变化的相移。垂直磁场几乎不影响循环效率的制度，被认为是超阿尔文吸积。与此相反，我们发现，水平磁场强烈增加的涡度循环，弯曲的磁力线的效率，导致在一个显着增加的增长率，如果不同的周期是在相位。这些磁效应是显着的大规模模式，如果阿尔芬速度是一个相当大的分数的流速。
2010-04-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetospheric Accretion and Ejection of Matter in Resistive Magnetohydrodynamic Simulations
本文通过二维轴对称电阻性MHD模拟，首次发现纯电阻性磁层中可产生由压力梯度与磁力驱动、伴随边界层磁重联的准稳态快速微抛射，其质量通量随磁场强度和恒星自转率增大而增大，与盘冕密度比及电阻率大小无关。
2013-02-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
Emergence of High Peaks in the Axial Velocity for an Ideal Magnetohydrodynamics Disk Configuration
本文研究了轴对称理想磁流体动力学稳态平衡下薄圆盘的外形。我们认为磁盘像一个差分旋转系统的开普勒项为主，但允许非零的径向和垂直的物质通量。因此，稳态允许等离子体粒子的垂直速度的局部峰值的存在，虽然它阻止了径向物质吸积率。因此，这种理想的磁流体力学方案是无法解决的角动量输运问题，但我们认为，它提供了一种机制，产生的物质射流种子。
2011-09-08 astro-ph.HE physics.plasm-ph
General Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Magnetically Choked Accretion Flows around Black Holes
有序磁场的存在对黑洞吸积流和喷流产生了定性的影响。我们研究了全三维全球广义相对论磁流体动力学（MHD）模拟的径向扩展和厚（高度$H$圆柱半径$R$比$|H/R|\sim 0.2--1$）吸积流周围的BH与各种无量纲自旋（$a/M$，BH质量$M$）和初始toroidally-dominated（$ϕ$定向）和poloidally-dominated（$R-z$定向）磁场。首先，对于环向场模型和具有足够高的$|a/M|$的黑洞，相干的大尺度（即$\gg H$）偶极向磁通补丁出现，穿过黑洞，并产生瞬态相对论喷流。其次，对于极向场模型，极向磁通量很容易通过磁盘从大半径吸积，并建立一个自然的饱和点附近的BH。对于足够高的$|a/M|$或足够低的$|H/R|$，极性磁场将流入压缩成几何上薄的高度非轴对称的“磁扼吸积流”（MCAF），在该磁扼吸积流内，标准的线性磁旋转不稳定性被抑制。在大部分视界上的高磁化状态的条件是最佳的布兰德福德-Znajek机制，产生持久的相对论性喷流与$\gtrsim 100$ %效率为$|a/M|\gtrsim 0.9$。在压缩入流和膨胀喷流磁层之间形成了一个Rayleigh-Taylor和Kelvin-Helmholtz磁层不稳定界面，驱动了一种新的喷流-圆盘准周期振荡（JD-QPO）机制.对于具有相干质量因子$Q\gtrsim 10$的$a/M\sim 0.9$，…
2012-05-29 astro-ph.HE gr-qc
General Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Accreting Tori: Resolution Study
本文通过二维广义相对论辐射磁流体动力学模拟，研究了非旋转恒星质量黑洞周围吸积盘在不同网格分辨率下的演化，确定了产生稳定湍流盘的合适分辨率，并分析了分辨率对吸积率、磁化、物理量通量及磁重联产生等离子体团的影响。
2024-03-24 astro-ph.HE
Radiation-magnetohydrodynamic Simulations of Accretion Flow Formation After a Tidal Disruption Event
通过三维辐射磁流体动力学模拟，研究潮汐瓦解事件后磁场对吸积流形成的影响，发现碰撞驱动外流和偏心吸积流，光度达约4-6×10^44 erg/s。
2025-10-26 astro-ph.HE
Efficient Acceleration of Relativistic Magnetohydrodynamic Jets
活动星系核、星系微类星体和伽马射线暴中的相对论喷流被广泛认为是由黑洞吸积系统驱动的，尽管从坡印亭到粒子动能通量的转换机制仍然是开放的。最近详细的数值和分析研究的全球结构的稳定，轴对称磁流体动力学（MHD）流与特定的边界条件下，没有复制快速的能量转换所需的观测。为了找到更合适的边界条件，我们把重点放在沿极向磁场线内的外部边界的流动，没有处理跨场力平衡的细节。我们发现一些例子的极向场结构和相应的外部压力的轮廓，有效和快速的能量转换所需的观测，和快速加速需要快速降低的外部压力以上的吸积盘。我们还阐明了磁流体流动的快磁音速点与拉伐尔喷管音速点的区别。
2013-06-18 astro-ph.HE
Three-Dimensional General Relativistic Radiation Magnetohydrodynamical Simulation of Super-Eddington Accretion, using a new code HARMRAD with M1 Closure
黑洞吸积流和吸积喷流是相对论性的动态热磁化等离子体流，其辐射不透明度对吸积流的结构和行为有重要影响。我们描述了一个数值方案，测试和天体物理学相关的应用程序中使用的M1辐射封闭在一个新的三维（3D）广义相对论（GR）辐射（R）磁流体力学（MHD）大规模并行代码称为HARMRAD。我们的三维GRRMHD模拟的超爱丁顿吸积（约$20$倍爱丁顿）到一个快速旋转的BH（无量纲自旋$j=0.9375$）显示持续的非轴对称磁盘湍流，持续的电磁射流驱动的Blandford-Znajek效应，和总辐射输出始终接近爱丁顿率。总吸积效率为$20\%$量级，大尺度电磁喷流效率为$10\%$量级，到达大距离的总辐射效率仅为$1\%$量级。然而，辐射喷流和电磁喷流都出现在一个几何波束极区，具有超爱丁顿各向同性等效光度。利用HARMRAD进行的这种模拟可以揭示BH自旋与在发射喷流时，我们可以利用磁盘来确定X射线双星的光谱和时间状态的起源，帮助理解潮汐破裂事件（TDE）是如何工作的，为M87和其他活动星系核（AGN）提供精确的视界尺度流动结构，并隔离AGN反馈是由辐射还是由电磁、热或动力风/喷流驱动。例如，低辐射效率和弱BH自旋下降率从我们的模拟表明，BH增长超过宇宙学时间的数十亿太阳质量的红移$z\sim 6-8$是可以实现的，即使快速旋转BH和10个太阳质量的BH种子。
2013-12-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Magnetically threaded accretion disks in resistive magnetohydrodynamic simulations and asymptotic expansion
本文结合薄磁吸积盘的稳态渐近展开方程与PLUTO电阻MHD模拟，揭示盘内磁场被显著压低、盘外膨胀影响净力矩，并定量给出恒星力矩与自旋加速时间尺度。
2023-08-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
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
Non-ideal magnetohydrodynamics of self-gravitating filaments
通过观测和模拟，对细丝进行了详细的研究。一系列的数值计算工作分别研究了化学和扩散效应，以及磁场和它们的结构如何影响灯丝的气体动力学。然而，迄今为止，几乎没有探索过非理想的效果。我们研究如何非理想磁流体动力学（MHD）效应，结合一个简化的化学模型影响恒星形成的灯丝的演化和吸积。我们使用lemongrab，一个一维（1D）非理想的MHD代码，包括化学模拟了一个吸积自引力湍流细丝。我们探讨了非理想磁流体动力学的影响，方向和强度的磁场，和宇宙射线电离率，对演变的灯丝，特别是侧重于宽度和吸积率。我们发现，细丝的宽度和吸积率是由磁场的性质，包括初始强度，与宇宙线电离率控制的气体的耦合，和相对于吸积流方向的磁场的取向决定。增加宇宙射线电离率导致的行为更接近理想的MHD，减少磁压力的支持，因此，阻尼吸积效率与随之而来的扩大的细丝宽度。基于同样的原因，当我们减小初始磁场强度时，我们得到了更窄的宽度和更大的吸积率。总体而言，虽然这些因素对最终结果的影响约为2倍，但去除非理想MHD效应会导致更大的变化（高达7倍）。包含非理想MHD效应和宇宙射线电离对于研究自引力细丝和确定关键的可观测量，如细丝宽度和吸积率是至关重要的。
2022-11-28 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Kinetic magnetohydrodynamics and Landau fluid closure in relativity
Princeton University（普林斯顿大学）；Institute for Advanced Study（高等研究院）
本文提出一种相对论框架下的弱碰撞等离子体模型，通过推导漂移动能方程，引入新的兰道流体闭合方法，以捕捉相对论等离子体的各向异性热流。
2026-11-09 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
High-resolution magnetohydrodynamics simulation of black hole-neutron star merger: Mass ejection and short gamma-ray burst
本文报道了在日本超级计算机“K”上对黑洞-磁化中子星双星并合的高分辨率数值相对论模拟结果。我们专注于一个二进制的潮汐中断和随后形成的一个巨大的吸积环。我们发现发射热驱动的环面风，随后形成的漏斗壁以上的环面和磁层与准直极向磁场，和高Blandford-Znajek光度。我们第一次在自洽模拟中展示了这张照片。吸积环内部的非轴对称磁旋转不稳定性和Kelvin-Helmholtz不稳定性所引起的类顺磁运动是驱动质量吸积的媒介，并将吸积能转化为热能，从而导致强风的产生。通过深入的分辨率研究，我们发现，高分辨率是必不可少的，以绘制这样的图片。我们还讨论了r-过程核合成，放射性供电的瞬态发射，短伽马射线暴的含义。
2015-09-03 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
A Survey of General Relativistic Magnetohydrodynamic Models for Black Hole Accretion Systems
本文综述了用于黑洞吸积系统的广义相对论磁流体动力学模拟，介绍了EHT分析人马座A*所用的十个模拟库，涵盖不同自旋和磁化状态，发现SANE与薄盘一致、MAD产生高效喷流并导致自旋减速。
2025-01-24 astro-ph.HE
Subgrid Mean-field Dynamo Model with Dynamical Quenching in General Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations
Shanghai Polytechnic University（上海理工大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
本文提出一种亚格模型，通过动态淬火机制在广义相对论磁流体力学模拟中实现大尺度磁场的自洽放大。
2025-12-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
General Relativistic Radiation Magnetohydrodynamic Simulations of Thin Magnetically Arrested Disks
Novikov和Thorne（NT）的经典的相对论薄盘理论预测，对于围绕最大自旋黑洞（BH）的光学厚的、辐射有效的吸积盘，最大吸积效率为40%。然而，当一个强磁场被引入薄磁盘的数值模拟，观察到的效率大的偏差，部分原因是由于质量和能量所携带的喷气机和风发射的磁盘或BH自旋。吸积的总效率可以显着提高超过NT的预测，但它仍然不清楚如何影响辐射分量。为了研究动力学相关的大尺度磁场对辐射有效吸积的影响，我们利用HARMRAD程序对高径比为$H/R~0.1$的圆盘围绕中等自旋BH（a=0.5）进行了三维广义相对论辐射磁流体动力学（GRRMHD）模拟.我们的模拟是完全全球性的，使我们能够测量喷气，风和磁制动盘（MAD）的辐射特性，该磁制动盘通过使用M1闭合方案的辐射自洽能量传输保持薄。我们的基准盘是MAD的半径为~16R_g，吸积流的总效率为~ 13%，其中大部分是由磁驱动风携带的。我们发现，辐射效率略有抑制NT相比，相反，先前的MAD GRMHD模拟与特设冷却功能，但目前还不清楚有多少的辐射和热能被困在外流最终可以逃脱。
2018-07-31 astro-ph.HE
Simulating X-ray Reverberation in the UV-Emitting Regions of Active Galactic Nuclei Accretion Disks with 3D Multi-Frequency Magnetohydrodynamic Simulations
本研究利用三维多频磁流体动力学模拟AGN盘紫外辐射区并注入硬X射线，发现盘湍流足以驱动紫外光变内禀变率，而硬X射线对紫外功率谱影响极小，仅在长时标上存在弱相关，表明硬X射线可能并非反响映射信号的主要驱动因素。
2023-11-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Collisionless Magnetoviscous-Thermal Instability
很可能几乎所有的中央星系大质量和超大质量黑洞都是无辐射的：它们的吸积光度比周围环境中有效的黑洞吸积所能解释的光度低几个数量级。这些天体，其中人马座A* 是最著名的例子，也是稀释的（轻度碰撞到高度无碰撞）和光学薄。为了使吸积发生，磁流体动力学不稳定性必须发展，不仅传输角动量，而且通过物质下落产生的引力能，向外。发现一类新的磁流体动力学流体不稳定性-磁粘-热不稳定性（MVTI）（Islam 12）-通过大的（流体）粘度和热导率沿磁场线传输角动量和能量。本文描述了MVTI的无碰撞和轻度碰撞类似物，即碰撞磁热不稳定性（CMTI），它类似地向外传输能量和角动量，预计在描述热、稀释和辐射低效的吸积流的流动特性方面很重要。黑洞。本文导出了适用于吸积物理的无碰撞漂移动力学方程的一种形式。我们构造了一个局部平衡点，用于差分旋转圆盘的MHD稳定性分析。然后，我们发现和表征特定的不稳定性，预计是重要的热，稀释，辐射效率低的吸积流周围的黑洞的流动特性描述，并显示其定性相似的不稳定性使用流体形式主义（伊斯兰12）。我们的结论与进一步的工作需要在建模这类吸积流。
2014-04-08 astro-ph.HE physics.plasm-ph
An Extension of the Athena++ Code Framework for Radiation-Magnetohydrodynamics in General Relativity Using a Finite-Solid-Angle Discretization
本研究扩展Athena++代码的广义相对论磁流体力学功能以纳入辐射，采用有限立体角离散、显式输运加局部隐式耦合的数值方案，经测试验证后应用于黑洞吸积问题，移植到GPU版AthenaK后可高效模拟此前难处理的辐射GRMHD系统。
2023-03-29 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Magnetohydrodynamic convection in accretion discs
对流已经在吸积盘领域讨论了几十年，既作为角动量传输的手段，也因为它通过热传输控制盘的垂直结构的作用。如果气体被充分电离并被弱磁场穿过，对流可能以非平凡的方式与磁旋转不稳定性（MRI）相互作用。最近，垂直分层的MRI局部模拟报告了相当大的变化，角动量输运，测量的应力与热压力比$α$，当对流被认为是存在的。虽然MRI湍流可以作为对流的热源，但不清楚不稳定性如何动态地相互作用。在这里，我们的目标是调查控制数值实验中的两个不稳定性之间的相互作用，从而隔离它们的相互作用的一般特征。我们进行垂直分层，三维MHD剪切盒模拟与保守的，有限体积的代码PLUTO的完美气体状态方程。我们发现两个不稳定性之间的相互作用的两个特征的结果：直MRI和MRI/对流周期，后者表现出交替阶段的对流为主的流（在此期间的湍流运输是弱的）和MRI为主的流。在后一阶段，我们发现$α$增强了近一个数量级，达到峰值$\sim 0.08$。此外，我们发现，在非线性阶段的对流采取大尺度和振荡的对流单体的形式。对流也可以帮助MRI持续降低Rm。最后，我们讨论了我们的结果如何帮助解释模拟矮新星。
2021-04-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
Revisiting flares in Sagittarius A* based on general relativistic magnetohydrodynamic numerical simulations of black hole accretion
本研究基于GRMHD模拟数据，发展磁重联磁通量绳模型，计算电子辐射以解释Sgr A*耀斑的观测特征，并与GRAVITY观测取得良好一致。
2024-05-27 astro-ph.HE
Low angular momentum general relativistic magnetohydrodynamic accretion flow around rotating black holes with shocks
本文自洽求解含径向与环向磁场的Kerr黑洞GRMHD方程，首次获得弱转和快转黑洞的激波整体吸积解，并刻画激波性质、参数空间迁移及临界径向磁通量。
2024-06-11 astro-ph.HE gr-qc
General Relativistic Magnetohydrodynamic and Monte Carlo Modeling of Sagittarius A*
我们提出的结果的物理空间和参数的吸积盘的人马座A* 的模型，以及其出射光谱的模拟。这始于HARM，一个二维广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模型，专门用于演化黑洞周围的空间。然后，来自HARM的数据被输入到2D蒙特卡罗（MC）代码中，该代码生成并跟踪发射的光子，允许在它们逃离体积之前进行吸收和散射。
2010-11-05 astro-ph.HE
Variability from Nonaxisymmetric Fluctuations Interacting with Standing Shocks in Tilted Black Hole Accretion Disks
我们研究了倾斜和非倾斜黑洞吸积流的全三维、广义相对论、磁流体动力学模拟中流体的时空行为。我们发现在倾斜模拟的频率类似于捕获模式的形式主义所预测的频率的特征更大的变化，但最终得出结论，其空间结构是不一致的模态解释。相反，我们发现，以前确定的，短暂的，过于密集的团块轨道上大致开普勒轨迹出现在我们的全球模拟，独立的倾斜。与这些波动相关的是团块轨道内部的声学螺旋波。我们发现，存在于这些倾斜流的内部区域的两个非轴对称的驻激波结构有效地放大了这些螺旋波所造成的变化，比在非倾斜流，缺乏驻激波显着更高的水平。我们的识别团块，螺旋，螺旋激波相互作用在这些完全广义相对论，磁流体动力学模拟表明，这些功能可能是重要的动力学元素的模型，将倾斜作为一种方式来解释观测到的变化黑洞吸积流。
2012-11-14 astro-ph.HE
Jet formation in post-AGB binaries: Confronting cold magnetohydrodynamic disc wind wind models with observations
本文用冷自相似MHD盘风模型拟合五个后AGB双星的喷流观测，约束吸积盘参数，发现可解释多数Balmer alpha特征但仍有系统差异。
2024-06-18 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Long-Term Evolution of Slowly Rotating Collapsar in Special Relativistic Magnetohydrodynamics
本文给出了在伽马射线暴（GRBs）的BGSAR模型下，旋转大质量恒星坍缩的二维磁流体动力学（MHD）模拟的数值结果。在最近伽玛暴祖先演化计算的推动下，我们把重点放在较低的中心核的角动量比大多数在以前的研究中。通过进行特殊的相对论模拟，包括现实的状态方程和中微子冷却，我们遵循一个前所未有的长期演化的缓慢旋转的Eksars的$\sim$ 10 s，伴随着形成的喷流和吸积盘。我们的结果表明，对于GRB祖星作为类星体，存在一个临界的初始角动量，低于该角动量，物质被迅速吞噬到中心物体，没有吸积盘形成，也没有MHD流出。当大于该准则时，我们发现MHD射流的发射有以下两种方式。对于初始磁场较强的模型，吸积盘内部放大的磁压可以驱动MHD外流，使强磁爆炸形成“磁塔”（II型）。对于初始磁场较弱的模型，磁塔首先失速，随后的MHD流出是由一些最终的吸积物质从赤道流入极地地区（I型）产生的。无论是I型还是II型，喷流都只能达到中等的相对论速度，爆炸能量小于$10^{49} \erg$，这可能与X射线闪光有关。由于盘内中微子的高不透明度，我们发现$ν_e$和$\barν_e$的光度变得几乎相当，这有利于使能量沉积率更大。
2009-08-27 astro-ph.HE
The Black Hole Accretion Code
我们提出的黑洞吸积代码（BHAC），一个新的多维广义相对论磁流体力学模块的MPI-AMRVAC框架。BHAC的目的是解决理想的广义相对论磁流体动力学方程在任意时空，并利用自适应网格细化技术与一个有效的块为基础的方法。几个时空已经实现和测试。我们证明了BHAC的有效性，通过各种一维，二维和三维的测试问题，以及通过密切的比较与HARM 3D代码的情况下，一个环面吸积到一个黑洞。湍流吸积方案的收敛性研究与几个诊断，我们发现吸积率和视界穿透通量收敛到百分之几的问题时，在三维空间中运行。我们的分析还涉及相应的热同步辐射的研究，这是通过一个新的广义相对论辐射转移代码，BHOSS。由此产生的合成强度地图的吸积到黑洞被发现是收敛的分辨率增加，并预计将发挥至关重要的作用，在解释地平线尺度的图像所产生的无线电观测源在银河系中心。
2017-06-18 astro-ph.HE gr-qc
Radiative, two-temperature simulations of low luminosity black hole accretion flows in general relativity
本文在广义相对论辐射磁流体力学的框架内，提出了一种数值方法，模拟了黑洞周围的双温、磁化、辐射、吸积流。正如在代码KORAL中实现的那样，气体由两个子成分-离子和电子-组成，它们具有相同的动力学，但经历独立的，相对论一致的，化学演化。电子和离子被加热独立根据从文献中的标准处方磁流体动力学湍流耗散。包括通过库仑碰撞的粒子物种之间的能量交换。此外，电子通过吸收和发射同步辐射和韧致辐射以及通过康普顿散射获得和失去能量和动量。在相对论性固定度规时空的黑洞中，所有的演化方程都在一个完全协变的框架内处理。给出了五种低光度黑洞吸积模型的数值结果。在质量吸积率为$\dot{M}\sim10^{-8} \dot M_{\rm Edd}$的模型中，我们发现辐射对吸积气体的动力学和热力学的影响可以忽略不计。相比之下，具有较大$\dot{M}\sim 4\times 10^{-4} \dot M_{\rm Edd}$的模型的行为非常不同。吸积气体的温度要低得多，气流的几何厚度也要小得多，尽管它不是一个很薄的吸积盘。
2016-12-03 astro-ph.HE
First-principles measurement of ion and electron energization in collisionless accretion flow
该研究首次采用真实质子-电子质量比开展最大规模3D PIC剪切盒模拟，探究无碰撞吸积流中磁旋转不稳定性湍流的离子-电子能量分配，给出加热比经验公式以提升吸积流全局建模精度。
2025-03-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Location of the bow shock ahead of cloud G2 at the Galactic Center
我们进行详细的磁流体动力学模拟的气体云G2与银河系中心黑洞Sgr A* 周围的吸积流相互作用。我们把我们的初始条件的稳定状态，收敛的吸积流的解决方案之前获得的广义相对论磁流体动力学代码HARM。使用观测到的云的轨道参数，我们计算云与周围气体的相互作用，并确定形成的激波结构的云。我们发现，对于许多配置，云锋穿越轨道近心7至9个月前的质心。
2013-04-29 astro-ph.HE
