Jets from a stellar-mass black hole are as relativistic as those from supermassive black holes
针对恒星级黑洞喷流相对论性较弱的传统认知，通过射电干涉测量监测银河系黑洞X射线双星4U 1543-47，发现其单次爆发发射两次相对论性喷流，证明恒星级黑洞喷流与超大质量黑洞喷流同样具有相对论性。
2025-04-16 astro-ph.HE
Relativistic hydrodynamical simulations of the effects of the stellar wind and the orbit on high-mass microquasar jets
高质量的微类星体喷流，产生于一个在大质量恒星轨道上吸积的致密物体，必须穿过一个充满恒星风的区域。风和轨道运动的综合效应可以强烈地影响二元尺度及更大尺度上的喷流特性。对这种效应的研究可以揭示高质量微类星体喷流在星际介质中的传播和终止。我们研究的第一次，使用相对论流体动力学模拟，星风和轨道运动的组合影响上的大质量微类星体喷流的属性上的二进制和超越。利用PLUTO程序，对微类星体中来自恒星的强/弱相对论风与双星轨道运动影响下的相对论性喷流相互作用的情形进行了三维相对论流体动力学模拟。轨道参数的选择使得结果可以提供对紧凑系统（例如Cyg~X-1或Cyg~X-3）中喷流-风相互作用的洞察。风和喷流动量率被设定为对这些源可能是现实的值，并导致适度的喷流弯曲，这与近轨道和喷流不稳定性一起可能引发显著的喷流进动和中断。对于轨道尺寸为$a\sim 0.1$ ~AU，喷流功率为$L_j\sim 10^{37}(\dot M_w/10^{-6}\,{\rm M}_\odot\,{\rm yr}^{-1})$ ~erg~ $^{-1}$（其中$\dot M_w$为恒星风质量率）的高质量微类星体，恒星风和轨道运动的联合作用可以诱导$\sim 1$ ~AU尺度的相对论性喷流破裂。
2021-12-08 astro-ph.HE
Inverse Compton Emission from Relativistic Jets in Binary Systems
从几个微类星体中探测到的伽马射线发射可以由相对论电子通过逆康普顿散射发射产生。特别是，从天鹅座X-3探测到的GeV辐射，以及它的轨道相位依赖性，强烈地表明发射电子在相对论性喷流中被加速，并且光学伴星提供了主要的目标。在这里，我们研究的相对论性喷流的情况下，与粒子输运的框架内的影响。我们发现，即使在最紧凑的双星系统，与天鹅座X-3的参数相似，粒子输运可以有一个GeV的光变曲线的重大影响，除非喷流是缓慢的，$β< 0.7$。在更广泛的二元系统中，粒子输运的强烈冲击几乎是不可避免的。因此，即使对于像天鹅座X-3这样非常紧凑的系统，粒子输运也会显著影响单区模型根据GeV光变曲线的形状来推断伽马射线产生点的性质的能力。我们的结论是，对伽马射线光谱的详细研究可以进一步限制天鹅座X-3中伽马射线发射体的结构和其他性质，尽管这样的研究应该考虑伽马-伽马衰减，因为它可能强烈影响$5\rm\,GeV$以上的光谱。
2018-08-29 astro-ph.HE
Simple analytical approximations for treatment of inverse Compton scattering of relativistic electrons in the black-body radiation field
相对论性电子的逆康普顿散射是不同环境中γ射线产生的主要机制之一。通常，IC散射的目标光子由黑色（或灰色）体辐射主导。在这种情况下，IC辐射特性的精确处理需要对普朗克分布进行数值积分。形式上，解析积分也是可能的，但它们会导致一系列的几个特殊功能;这限制了这些表达式的使用效率。这项工作的目的是推导近似的解析表示，这将提供足够的准确度的计算的能量谱的上散射辐射，电子能量损失率，和发射的光子的平均能量。这样的公式已经通过合并分析渐近极限得到。这些表达式中的系数通过对数值积分的结果进行最小二乘拟合来计算。简单的分析介绍，获得的各向同性和各向异性的目标辐射场，提供足够的（一样好的$1\%$）广泛的天体物理应用的准确性。
2014-01-24 astro-ph.HE
The mass fallback rate of the debris in relativistic stellar tidal disruption events
高能恒星潮汐破裂事件（TDEs）提供了一种研究黑洞特征及其环境的方法。我们模拟TDE与PHANTOM代码在广义相对论和牛顿描述的超大质量黑洞的引力。用恒星演化程序MESA构造了不同参数$β$的抛物轨道上的恒星，从而得到了真实的恒星密度分布。研究了碎片$\dot{M}$的质量回落率及其与$β$、恒星质量和年龄、黑洞自旋以及引力描述的选择的关系。我们计算峰值$\dot{M}_\mathrm{peak}$、达到峰值$t_\mathrm{peak}$的时间、超爱丁顿相$t_\mathrm{Edd}$的持续时间、$\dot{M}>0.5\dot{M}_\mathrm{peak}$的时间$t_{>0.5\dot{M}_\mathrm{peak}}$、早期上升时间$τ_\mathrm{rise}$和晚期斜率$n_\infty$。我们用$β$、恒星质量和年龄恢复了$\dot{M}_\mathrm{peak}$、$t_\mathrm{peak}$、$τ_\mathrm{rise}$和$n_\infty$的变化趋势。我们发现，$t_\mathrm{Edd}$，在一个固定的$β$，标度主要与恒星的质量，而$t_{>0.5\dot{M}_\mathrm{peak}}$标度与恒星的紧凑性。SMBH自转的影响取决于其自转轴相对于初始轨道上恒星运动方向的取向。在逆行轨道上相遇导致$\dot{M}$曲线变窄，$\…
2023-02-01 astro-ph.HE
Relativistic Stellar Dynamics Around a Massive Black Hole in Steady State
我简要地回顾了进展的理解和建模的相对论恒星动力学周围的大规模黑洞（MBHs）在星系核，包括相干弛豫和长期的过程中的一个新的正式的分析描述的动态。
2015-05-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Systematical study of pulsar light curves with special relativistic effects
我们系统地研究了脉冲星的光变曲线，考虑到狭义相对论效应，由于中子星的快速自旋而产生的多普勒因子，以及由取决于斑点位置的旅行时间的差异而产生的时间延迟。为此目的，首先，我们推导出的基本方程的度规的一般表达式的静态，球对称时空，为了简单起见，我们采用点状点近似的对极点与磁极帽模型。然后，我们从广义相对论中子星模型出发，计算了不同磁轴与自转轴夹角以及倾角下的光变曲线。结果表明，与慢转恒星模型不同，快转恒星模型的光变曲线不仅依赖于恒星的致密性，还依赖于恒星的半径。我们还发现光变曲线的振幅随着恒星半径的增大和恒星致密度的减小而增大。因此，通过仔细观察旋转的中子星的光变曲线，如果它旋转得足够快，人们可以确定恒星的致密性和恒星的半径。
2018-11-08 astro-ph.HE
Uncertainty Quantification for the Relativistic Inverse Stellar Structure Problem
本研究针对相对论逆恒星结构问题，探究了带噪声的恒星质量和半径观测数据对确定恒星物质状态方程准确性的影响，评估了观测误差与状态方程准确性的关系并确定了最优可调节参数数量。
2025-02-14 astro-ph.HE gr-qc
A Spectral Approach to the Relativistic Inverse Stellar Structure Problem
提出了一种求解相对论性恒星结构反问题的新方法。这种方法从恒星的总质量M和半径R的知识来确定恒星状态方程的未知高密度部分的谱表示。状态方程的光谱表示是非常有效的，通常只需要几个光谱参数就可以达到很好的精度。因此，这种新方法能够从几个精确测量的[M，R]数据点相当准确地确定高密度状态方程。这种方法在这里进行测试，确定从模拟[M，R]的数据计算从列表中的“现实”的中子星状态方程的状态方程。从这些模拟数据得到的光谱状态方程的平均同意与原件的百分之几（在整个高密度范围内的中子星内部），只有两个[M，R]数据点。当使用更多的数据时，可以实现更高的精度。在这些例子中确定的状态方程的精度被证明是接近最佳的，在这个意义上说，他们的错误是可比的最佳拟合的光谱表示这些现实的状态方程的错误。
2012-09-05 astro-ph.HE
Colliding wind binaries and gamma-ray binaries : relativistic version of the RAMSES code
伽马射线双星是由大质量恒星和非吸积脉冲星组成的碰撞风双星。粒子在冲击波的加速导致辐射从扩展的无线电辐射到伽马射线波段。预计相互作用区域将显示与恒星CWB的共同特征。利用流体动力学程序RAMSES进行数值模拟，重点研究了它们的结构和稳定性，发现Kelvin-Helmholtz不稳定性（KHI）可以导致风之间的重要混合，破坏大尺度螺旋结构。为了研究脉冲星风的相对论性质的影响，我们将RAMSES扩展到相对论流体动力学（RHD）。脉冲星风和恒星风之间的相互作用的初步模拟显示出重要的相似之处与恒星碰撞风小相对论修正。
2012-12-17 astro-ph.HE
Relativistic shock breakout from a stellar wind
我们建立了一个分析模型的爆发相对论辐射介导的冲击从恒星风，并利用它来计算观测诊断的爆发信号。该模型占光子逃逸通过有限的光学深度风，并把下游光子逃逸到无穷大的一部分作为一个绝热参数，在准稳态的方式演变。它表明，即使当一个大部分的下游光子逃逸，由于自我生成和调整的不透明度，通过加速对创建辐射介导的冲击。相对论性爆发发生在激波前风的总光学厚度为$\sim (m_e/m_p)Γ_{sh}$的半径处，只要局部激波洛伦兹因子$Γ_{sh}$在这个位置超过1。否则，突破发生在牛顿制度。在沃尔夫-拉叶星的高能球形爆炸（$10^{52}-10^{53}$ erg）中，或者在恒星外层的喷流沉积少量能量（$\sim 10^{51}$ erg）的情况下，预计会发生相对论性爆发。导出了在相对论爆发过程中观测到的辐射的性质。我们发现，对于典型的参数约$10^{48}$尔格辐射的形式MeV的伽马射线的持续时间，可以从几分之一秒到一个小时。这样的信号可以被目前的伽马射线卫星探测到10-100 Mpc。
2017-08-16 astro-ph.HE
Baryons in the relativistic jets of the stellar-mass black hole candidate 4U 1630-47
吸积黑洞是已知的动力相对论喷流，无论是在恒星质量的双星系统和星系的中心。喷流带走的能量，以及它们向周围环境提供的反馈，在很大程度上取决于它们的成分。含有重子成分的喷流应该比电子-正电子喷流携带更多的能量。虽然能量方面的考虑和圆偏振测量提供了相互矛盾的间接证据，证明重子的存在或不存在，但在喷流中明确检测到重子的唯一系统是X射线双星SS 433。在这里，我们报告的多普勒频移的X射线发射线的检测，从一个更典型的黑洞候选X射线双星，4U 1630 -47，符合再现的无线电发射从喷流的源。我们认为，这些线出现在喷流速度为0.66c，从而建立重子在喷流中的存在。这种重子喷流更可能是由吸积盘而不是黑洞的旋转提供动力，如果重子能被加速到相对论速度，那么它应该是伽马射线和中微子发射的强源。
2013-11-20 astro-ph.HE
Shock Breakout from Stellar Envelopes: The relativistic limit
我们计算了恒星边缘出现相对论冲击波后观测到的光度和光谱。以$0.6<Γ_\text{sh}β_\text{sh}$传播的冲击波，其中$Γ_\text{sh}$是冲击洛伦兹因子，$β_\text{sh}$是其相关的约化速度，将恒星包层加热到超过$\sim 50$ keV的温度，允许电子和正电子对的剧烈产生。对显着增加电子散射光学深度和调节温度通过光子产生，产生不同的观测签名逃逸发射。假设Wien平衡，我们找到解析表达式的温度和对密度分布在包层后立即激波通过，并计算在膨胀阶段的排放。我们的分析表明，在对加载区域，光子产生在一个大致均匀的静止帧能量为$\sim 200$ keV，并加强了以前的估计，冲击爆发信号将被检测为一个短脉冲的高能$γ$射线光子，其次是一个较长的阶段的X射线发射。利用$γ$射线暴持续时间、辐射温度和$γ$射线各向同性等效能量之间的闭合关系，对低光度伽马射线暴样本进行了模型检验，发现部分事件符合相对论激波爆发模型.最后，我们将我们的结果应用到白矮星和中子星的爆炸中，发现典型的Ia型超新星以$\sim 1$ MeV光子的形式发射$\sim 10^{41}$ erg。
2022-07-06 astro-ph.HE
Inverse-Compton drag on a Highly Magnetized GRB jet in Stellar Envelope
$γ$射线暴（GRB）中相对论外流的准直和演化取决于它们与恒星包层的相互作用，它们在到达更大的距离之前穿过恒星包层，在那里能量被耗散并产生$γ$射线。我们考虑的情况下，坡印亭通量占主导地位的相对论外流，并表明，它遭受强烈的逆康普顿（IC）散射阻力附近的恒星表面和射流减慢到亚相对论速度，如果其初始磁化参数（$σ_0$）大于约10 $^5$。如果围绕喷流的茧状物的温度大于约10 keV，那么在茧状物和喷流的界面处会形成一层光学厚的电子和正电子层，人们可能会期望这对屏蔽层保护喷流的内部免受IC阻力的影响。然而，这对屏障是短暂的，它并没有屏蔽喷流，而是加速了对喷流的IC阻力。虽然高$σ_0$喷流可能无法在穿过恒星时幸存下来，但它的一小部分能量被转换为1-100 MeV的辐射，逃离恒星，并出现持续约10 s的明亮闪光。
2016-01-11 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
Monte-Carlo simulations of fast Newtonian and mildly relativistic shock breakout from a stellar wind
致密恒星被厚厚的恒星风包围，其强烈的爆炸会驱动一个快速（$>0.1c$）辐射介导激波（RMS）在恒星风中传播，一旦光子开始从激波过渡层逃逸，最终会逐渐爆发。在特别强的或非球面的爆炸中，激波速度甚至可能是相对论性的。突破信号的性质取决于突破阶段冲击的动力学和结构。在这里，我们提出，第一次，快速牛顿和温和的相对论冲击，使用自洽蒙特卡罗模拟有限RMS与辐射损失计算的爆发发射的光谱和光变曲线。我们发现一个强烈的依赖于冲击波速度的$νF_ν$峰值，范围从$\sim 1$千电子伏的$v_s/c=0.1$的$\sim 100$千电子伏的$v_s/c=0.5$，与转移到较低的能量损失增加。对于所研究的所有情况，峰以下的光谱显示出几乎平坦的分量（$F_ν\sim ν^0$），该分量向下延伸到断裂频率，在该断裂频率以下吸收变得重要。这意味着比迄今预期的更明亮的光学/UV发射。计算出的光变曲线显示，在代表性条件下，光变曲线在几十到几百秒内逐渐上升。文中还讨论了该方法在SN 2008 D/XRT 080109中的应用和探测限。我们预测eROSITA的检出率约为每年1例。
2020-06-25 astro-ph.HE
The effect of inverse Compton losses on particle acceleration in three-dimensional relativistic reconnection
Purdue University（普渡大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（计算天体物理学中心，富尔顿研究所）
研究揭示反康普顿损失对三维相对论重联中粒子加速的影响，显示自由阶段粒子加速谱与无冷却情况相似，而被困阶段粒子谱更陡峭，表明无显著加速。
2026-01-14 astro-ph.HE
Relativistic wind from a magnetic monopole rotator
一颗旋转的恒星有一个旋转的（或分裂的）磁场，给出了旋转驱动的恒星风的最简单的原型模型。来自致密天体的风，特别是中子星，携带着强大的磁场和适度的等离子体负载，并发展出超相对论速度。我们研究了从恒星表面稠密的引力束缚大气中发射的相对论风。我们首先研究问题的分析，然后进行全球动力学等离子体模拟。我们的研究结果表明，如何风加速机制的变化，从离心（磁流体动力学）静电（电荷分离）取决于参数的问题。这两个制度给风不同的角分布和不同的标度与磁化参数。
2021-09-08 astro-ph.HE
Orphan γ-ray flares from relativistic blobs encountering luminous stars
我们提出耀变体中的γ射线可以在等离子体的相对论性团块与喷流内（或附近）的发光恒星产生的辐射场相遇时产生。这个团状物可能含有相对论性电子，这些电子可以将恒星辐射压缩到GeV-TeV的能量。产生的γ射线可以引发恒星辐射中的逆康普顿e+/-对级联。我们认为，这种情况可能是所谓的孤儿γ射线耀斑的出现。结果表明，相对论性团/亮星碰撞模型可以解释平谱射电类星体PKS 1222+21在GeV和亚TeV能量范围内观测到的极端孤儿γ射线耀斑的出现.
2016-07-26 astro-ph.HE
Solving the relativistic inverse stellar problem through gravitational waves observation of binary neutron stars
LIGO/Virgo合作最近宣布直接探测到中子星双星合并时发射的引力波。这一发现首次为物质在超核密度下的行为设定了新的约束，与电磁波段的天体物理观测结果相辅相成。本文论证了利用引力信号求解相对论性恒星反问题的可行性，即由恒星质量和勒夫数的测量值重建物态方程的参数。我们进行贝叶斯推断的模拟数据，根据不同的模型的恒星内部组成，通过分段多面体建模。我们的分析表明，少量的源的先进的干涉仪网络的检测将允许把准确的界限上的EoS参数，并在文献中提出的现实的状态方程进行模型选择。
2018-04-16 astro-ph.HE gr-qc
General relativistic hydrodynamics of stellar tidal disruptions in Kerr spacetime: methods, validation, and first applications
Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理研究所）；Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg（汉堡天文台，汉堡大学）；The Oskar Klein Centre, Department of Astronomy, AlbaNova, Stockholm University（奥斯卡·克莱因中心，阿尔巴诺瓦，斯德哥尔摩大学天文学系）
该研究开发了适配克尔度规的 SPHINCS 代码，通过18组恒星潮汐 disruption 模拟，明确了冲击强度和黑洞自旋对恒星结构、质量回落率的影响，验证了代码的可靠性。
2026-08-19 astro-ph.HE
Particle acceleration in relativistic magnetic reconnection with strong inverse-Compton cooling in pair plasmas
粒子模拟（PIC）表明，相对论性无碰撞磁重联驱动非热粒子加速（NTPA），可能解释高能（X射线/ $γ$射线）同步加速器和/或逆康普顿（IC）辐射从各种天体物理源观察到。辐射粒子的辐射反反作用力在大多数模拟中都被忽略了，尽管在许多重联可能很重要的天体物理环境中，辐射冷却大大改变了粒子动力学。我们提出了一个辐射PIC研究检查外部IC冷却的基本动力学，NTPA和相对论重联对等离子体的辐射签名的影响。我们发现，虽然重联率和整体动力学基本不变，IC冷却显着影响NTPA：粒子光谱仍然显示出硬幂律（指数$\geq -2$）在非辐射重联，但过渡到一个陡峭的幂律延伸到冷却依赖的截止。陡峭的幂律指数随时间在大约$-$ 3和$-$ 5之间波动。时间积分的光子谱显示出相应的指数为$\approx -0.5$和$\approx -1.1$的幂律，与吸积黑洞的硬X射线谱中观察到的相似。
2018-11-13 astro-ph.HE physics.plasm-ph
External inverse-Compton emission from jetted tidal disruption events
Swift J1644+57和J2058+05的最新发现表明，潮汐扰动事件（TDEs）可以发射相对论喷流。超爱丁顿吸积产生了一个强辐射场的爱丁顿级光度。在喷流TDE中，喷流中的电子将逆康普顿散射来自吸积盘和风的外部辐射场。受Swift J2058+05和其他几个TDEs的热光紫外光谱观测的启发，我们假设被相对论性喷流拦截的外辐射场的光谱是黑体。喷流中的热电子散射了这种热辐射，在X/γ射线波段产生10^45-10^48 erg/s的亮度。将该热辐射加逆康普顿辐射模型应用于Swift J2058+05。首先，我们表明，在光学紫外光谱中的黑体分量最有可能有其起源于超级爱丁顿风从磁盘。然后，用观测到的黑体分量作为外辐射场，证明了在下列条件下，X射线的光度和光谱与逆康普顿辐射一致：（1）喷注的洛伦兹因子为~5-10，（2）喷注中的电子具有最小的洛伦兹因子~1和幂律指数p = 2.4的幂律分布;（3）风具有轻度相对论性（洛伦兹因子> 1.5），各向同性等效质量损失率约为5 M_sun/yr。我们描述的影响射流成分和半径，射流能量转换为辐射。
2016-02-03 astro-ph.HE
Optical polarization from colliding stellar stream shocks in a tidal disruption event
对TDE AT 2020mot的光学偏振观测发现25±4%的高线偏振度但无射电辐射，表明该偏振光学辐射源于吸积盘形成时星流自身碰撞产生的激波，而非相对论性喷流。
2023-11-27 astro-ph.HE
Monte-Carlo Applications for Partially Polarised Inverse External-Compton Scattering (MAPPIES) -- I. Description of the code and First Results
对相对论性喷流源产生多波长辐射的辐射机制知之甚少。光谱能量分布（SED）和光变曲线单独的建模是不足以区分现有的模型。这些源的$X$射线和$γ$射线区域中的偏振可以提供关于喷流物理和辐射机制的新的和独特的信息。几个即将开展的项目将能够提供最明亮的$X$射线源的偏振测量，包括活动星系核喷流和$γ$射线暴。本文介绍了一个新的蒙特卡罗程序-- MAPPIES（Monte-Carlo Applications for Partially Polarised Inverse External-Compton Scattering）--的发展，用于计算相对论性喷流源中偏振相关的康普顿散射。康普顿极化的汤姆逊和克莱因-西名制度的通用结果。
2021-01-29 astro-ph.HE
Type Ia supernovae and stellar winds in AGN driven relativistic bubbles
我们分析了演化恒星的星风行为和活动星系核驱动的相对论气泡中Ia超新星爆炸的结果。我们发现，风壳的膨胀是有效地减速的相对论压力，但它们的整体运动被保存，使它们与母星一起穿过气泡。风物质只占气泡体积的一小部分，基本上不影响SN残余物的膨胀。如果包层保持完整并保持球形，估计气泡中SN残留物的最大半径为30-40 pc。由于Rayleigh-Taylor不稳定性导致的SN壳层的破碎可以减轻SN物质的传播，因此喷出物碎片能够穿过相对论气泡。在气泡外，风壳和超新星碎片在气泡边界附近的团内介质中减速。沉积的超新星Ia物质可以在相对论气泡的边界处的薄层中富集具有金属的团内气体。这个过程可能导致增强的线发射的边缘。在相反的极限，当超新星遗迹的碎片是温和的或不存在的，超新星Ia物质平流的相对论等离子体，并可能离开明亮的星系团星系的中心区域，与不情愿地移动的气泡。
2011-01-27 astro-ph.CO astro-ph.HE
Gamma-ray emission from massive stars interacting with AGN jets
密集的恒星群围绕着星系的核区域。在活动星系核中，这些恒星可以与超质量黑洞发射的相对论喷流相互作用。在这项工作中，我们研究了早型星与活动星系核中相对论喷流的相互作用。在喷流和星风的相互作用下，每颗早型恒星都形成了弓形的双激波结构。在这些冲击波中，粒子可以被加速到相对论能量，并发出高能辐射。考虑星系核不同的恒星密度，计算了非热辐射过程产生的γ射线辐射。这种辐射在某些情况下可能是重要的，它的探测可能会产生关于星系核中恒星星族的属性以及关于相对论性喷流的有价值的信息。预计这种排放与附近的非耀变体源特别相关。
2013-09-27 astro-ph.HE
Relativistic Stellar Oscillations from Ultralight Dark Matter
Department of Physics \& Astronomy, University of Hawai i, Watanabe Hall, 2505 Correa Road, Honolulu, HI, 96822, USA
本文研究超轻暗物质共振激发相对论性恒星振荡，推导模式振幅计算框架并应用于中子星预测表面温度波动，信号超出当前观测能力，并展望扩展到其他致密天体。
2026-09-18 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Out-of-Equilibrium Effects in Non-Radial Relativistic Stellar Perturbations: A Model-Agnostic Formulation and Mode Analysis
Sapienza Università di Roma（罗马大学）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）
本文提出一种模型无关的框架，将粘性和热导率等非平衡效应纳入相对论恒星的非径向线性扰动，并分析模式频率和阻尼时间的变化。
2026-06-23 astro-ph.HE gr-qc
General Relativistic Simulations of the Collapsar Scenario
我们正在探索长时间软伽马射线暴的Eksar模型的可行性。为此，我们执行国家的最先进的广义相对论流体动力学模拟在一个动态演变的时空与CoCoNuT代码。我们从大质量低金属量恒星模型开始演化到核心引力不稳定性，然后跟踪随后的演化，直到系统坍缩形成致密的残骸。塌缩的结果进行了初步的研究，通过改变典型的参数的情况下，如初始恒星质量，金属丰度，恒星的祖先和旋转配置文件。一维模型（无旋转）已被用来测试我们新开发的中微子泄漏计划。这是我们方法的一个基本部分，因为它允许中心残余物（在所有考虑的情况下，一个亚稳的高质量中子星）冷却下来，最终坍缩成一个黑洞。在两个维度，我们表明，足够快的旋转核心导致克尔黑洞的形成，由于回落的物质周围的紧凑的残骸，这还没有成功地无界的先例超新星冲击。
2013-10-23 astro-ph.HE
General Relativistic Hydrodynamic Simulation of Accretion Flow from a Stellar Tidal Disruption
我们研究了当一个超大质量黑洞潮汐扰动一颗恒星时，物质是如何分散并加入吸积流的。结合相对论流体动力学模拟的恒星破裂的潮汐碎片运动的相对论流体动力学模拟，我们跟踪这样一个系统，直到~80%的恒星质量绑定到黑洞已解决成吸积流。在恒星近心点附近和最紧密结合的碎片远心附近的冲击会耗散轨道能量，但只足以使特征半径与最紧密结合的物质的半长轴相当，而不是以前认为的潮汐半径。外部冲击是由后牛顿效应引起的，既对恒星轨道的破坏，也对潮汐力。物质在吸积流中的积累是非单调和缓慢的，需要最紧密结合的潮汐流的轨道周期的~3- 10倍，而大多数物质的流入时间可能与物质积累时间相当或更长。然而，激波的偏转确实从一些质量中移走了足够的角动量和能量，使其甚至在大部分质量积聚到吸积流中之前就向内移动。虽然吸积率急剧上升，然后大致按幂律衰减，但其最大值约为先前预期的0.1倍，峰值持续时间约为先前预测的5倍。因此，从测量的事件时间尺度推断出的黑洞质量和恒星质量的几何平均值是经典理论给出的值的~ 0.2倍。
2015-01-18 astro-ph.HE gr-qc
Ways to constrain neutron star equation of state models using relativistic disc lines
利用中子星低质量X射线双星吸积盘的相对论谱线可以模拟出吸积盘的内缘半径。这个半径的一个小的值暂时意味着盘终止于中子星的硬表面，或者终止于最内层的稳定圆轨道（ISCO）。因此，一个推断的光盘内边缘半径提供恒星半径，或可以直接约束恒星状态方程（EoS）模型使用理论计算的ISCO半径的快速旋转的中子星的时空。然而，这一过程需要数值计算的恒星和ISCO半径的各种EoS模型和中子星配置使用适当的快速旋转的恒星时空。我们用广义相对论方法计算了大约16000个稳定的中子星结构，以探索和建立上述过程，并指出Kerr时空不足以达到这一目的。我们的工作系统地研究了用相对论盘线约束EoS模型的方法，并将激励未来的X射线天文仪器。
2011-09-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Relativistic inverse Compton scattering of photons from the early universe
电子以相对论速度在磁场中扩散，通过称为同步加速器的非热辐射发射，在星系团和射电星系中引起大量的射频发射。然而，通过这种机制辐射的总功率是不好的约束，电子能量分布的下限，或低能量截止，在星系团和射电星系的射电辐射尚未确定。这个下限，参数化的电子动量的下限- pmin -是至关重要的估计能量的非热电子产生的集群合并或注入的无线电星系喷流，影响宇宙中的大尺度结构的形成，以及局部结构的演化星系团内。由于电子的相对论性、非热布居的总压力严重依赖于pmin，使得测量这种非热压力成为估计电子低能截止的有前途的技术。我们在这里提出的第一个明确的检测这种压力的非热人口的电子在一个无线电星系喷流/叶，位于一个显着的距离从中心的子弹星系团。
2017-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE
Transparency and stability of low density stellar plasma related to Boltzmann statistics , inverse stimulated Bremsstrahlung and dark matter
计算了低电子密度恒星等离子体的受激逆韧致辐射率，给出了等离子体透明的条件。利用玻尔兹曼统计方法，分析了球对称恒星中理想电子气的引力吸引力和斥力压力平衡时低密度恒星等离子体的稳定性。基本的和令人惊讶的结果是，半径和恒星的总质量是成反比的平方根的电子密度在恒星中心。电子密度和质量密度都很低的恒星的总引力非常大（！）因为恒星的体积非常大在整个电磁波谱上，极低密度恒星等离子体的辐射吸收和发射都消失了。数值计算结果支持了本文的结论。对于具有不同结构的低密度恒星等离子体，预测了类似的效应，并且这种等离子体的性质可能与暗物质的性质表现出某些相似之处。
2019-02-10 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Relativistic Hydrostatic Structure Equations and Analytic Multilayer Stellar Model
本文提出完备的相对论流体静力学结构方程组，推导弯曲时空中相关方程的精确形式，通过理想气体应用得到热容比等预测，求解热传导方程发现幂律行为并提出恒星日冕新模型，混合气体构建出可重现经典方程的解析多层恒星模型。
2023-08-13 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Kinetic simulations of relativistic magnetic reconnection with synchrotron and inverse Compton cooling
第一个结果是从动力学数值模拟的相对论性无碰撞磁重联对等离子体，包括辐射反应从同步加速器和逆康普顿（IC）的过程，非热的高能量天体物理源，特别是耀变体的动机。这些模拟是从被称为“ABC场”的配置开始的，该配置由于聚结不稳定性而演变，并在其线性相位中产生薄电流层。全球辐射效率，不稳定性增长率，随时间变化的辐射光谱，光变曲线，变异统计和当前层的结构进行了研究，为广泛的初始参数。我们发现，IC的辐射签名一般是类似的同步辐射签名。IC与同步加速器光谱分量的亮度比（康普顿优势）可以相对于其标称值修改一个以上的数量级。对于很短的冷却长度，我们发现的证据，修改的温度分布在当前层，没有系统的压缩等离子体密度，和非常一致的配置文件的E. B。我们分解的配置文件的E.B与使用的Vlasov动量方程，表明辐射反应的贡献在厚度尺度上的温度分布一致。
2018-05-28 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Relativistic Common-envelope Dynamics of a Stellar-mass Black Hole II: Kerr Black Hole
Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学天文学研究所）
研究恒星质量黑洞与红超巨星包层相互作用时的质量和动量吸积率，通过二维模拟探索多种参数，观察到激波锥等现象，提供了相关物理量随黑洞自旋等因素变化的解析拟合，为共包层阶段广义相对论流体动力学建模提供见解。
2026-07-09 astro-ph.HE gr-qc
Inverse-mapped density-dependent relativistic mean-field inference of the neutron-star equation of state with multi-messenger constraints
Yuncheng University（运城学院）；Shanxi Province Intelligent Optoelectronic Sensing Application Technology Innovation Center, Yuncheng University（运城学院山西省智能光电传感应用技术创新中心）；Yangzhou University（扬州大学）
利用多信使约束，通过密度依赖的相对论平均场模型推断中子星方程 of 状态，揭示了中子星核心强相互作用物质的特性。
2026-03-06 astro-ph.HE nucl-th
Magnetized relativistic stellar models in Eddington-inspired Born-Infeld gravity
考虑了在Eddington激发的Born-Infeld（EiBI）引力下中子星内部的磁场结构.为了构造磁场，我们推导了EiBI中的相对论Grad-Shafranov方程，并以内部磁场应与外部分布相连接的方式数值确定了磁场分布。然后，我们发现EiBI中中子星内部的磁场分布与广义相对论中中子星内部的磁场分布在性质上是相似的，其中EiBI中中子星内部的磁场分布与广义相对论中中子星内部的磁场分布的偏差几乎可以与中子星物质状态方程引起的不确定性相比拟.然而，我们也发现地壳区的磁场几乎与EiBI中的耦合常数无关，这表明通过对地壳区相关现象的观测，可以获得与引力理论无关的地壳物态方程信息.无论如何，由于EiBI引力在磁场上的印记很弱，考虑到许多磁不确定性，磁场可能是引力理论的一个糟糕的探测器。
2015-03-30 astro-ph.HE gr-qc
Non-relativistic stellar structure in the Fierz--Pauli theory and generic linear massive gravity
研究线性大质量引力论中非相对论恒星结构，构建了FP与非FP理论下的主微分方程并求得多方指数n=0和1的精确解，发现FP理论无质量极限存在不连续行为，给出了引力子质量的观测约束。
2024-03-25 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Three-Dimensional General-Relativistic Hydrodynamic Simulations of Binary Neutron Star Coalescence and Stellar Collapse with Multipatch Grids
本文提出了一个新的三维广义相对论流体动力学演化方案，该方案能够有效地模拟恒星坍缩、孤立中子星、黑洞形成和双中子星合并等过程.我们利用一组自适应曲线线性网格（多面体）加上通量守恒的细胞为中心的自适应网格细化。这使我们能够显着扩大我们的计算域，同时仍然保持高分辨率的引力波提取区，恒星的外层，或合并中子星的质量喷射区域。流体演化与高分辨率的激波捕获有限体积计划，而时空的几何演变使用四阶有限差分。我们采用了多速率龙格-库塔时间积分方案的效率，发展的流体与二阶和时空几何与四阶积分，分别。我们验证了我们的代码的一些基准问题：旋转恒星坍缩模型，激发中子星，中子星坍缩成黑洞，和二元中子星合并。测试问题，特别是后者，极大地受益于更高的分辨率在重力波提取区，因果断开的外边界，和应用柯西特征重力波提取。我们表明，我们能够提取收敛的引力波模式（l，m）=（6，6）。这项研究铺平了道路，更现实和详细的研究紧凑的对象和恒星坍缩在全三维和大型计算域。本文讨论的多面体基础设施和网格细化和流体动力学代码的改进将作为开源爱因斯坦工具包的一部分提供。
2012-12-05 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic tidal compressions of a star by a massive black hole
目的：我们研究了恒星煎饼机制，在此过程中，太阳型恒星在其轨道平面内经过接近10^6太阳质量的黑洞时发生潮汐变平。我们模拟了相对论正交压缩过程，并跟踪了相关的激波形成。方法：考虑在非旋转黑洞相对论引力场运动的一维恒星流体动力学模型。为了正确地再现激波剖面，使用Godunov型激波捕获源分裂方法对模型进行了数值求解。结果如下：模拟证实，时空曲率可以引起几个连续的正交压缩的恒星，从而产生几个强大的冲击波。冲击波最终逃离恒星，并反复将恒星表面加热到高能量值。有趣的是，这样的冲击加热可以通过硬X射线或软伽马射线暴的发射，提供一个强烈破坏性的恒星-黑洞相遇的直接观测信号。这样一个过程的时间尺度和能量是一致的一些观察到的事件，如GRB 970815。
2009-10-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Spectral Approach to the Relativistic Inverse Stellar Structure Problem II
恒星结构逆问题是根据恒星的宏观观测量（如质量和半径）来确定恒星中物质的状态方程。这个问题在以前的论文中解决了通过构建一个光谱表示的状态方程，其恒星模型匹配一组规定的宏观观测值。本文在两个方面改进和扩展了这项工作：i）通过考虑这项工作中使用的状态方程的基于焓的表示的意外特征，使该方法更加鲁棒。在进行适当的修改后，不再需要对光谱参数进行精确的初始猜测，因此现在可以使用蒙特卡罗技术来确保与观测值的最佳拟合。ii）在此方法被扩展到使用质量和潮汐形变率（将通过中子星合并的引力波观测来测量）代替质量和半径作为宏观观测量。本文使用基于34种不同的高密度中子-恒星状态方程理论模型的恒星观测数据对这种扩展的、更鲁棒的谱方法的精度和可靠性进行了评估。在定性协议与早期的工作，这些测试表明，高密度部分的中子星状态方程可以确定在百分之几的精度水平使用高质量的测量质量和半径（或质量和潮汐变形）的两个或三个中子星。
2016-05-07 astro-ph.HE gr-qc
The covariant Tolman-Oppenheimer-Volkoff equations I: The isotropic case
在各向同性源的情况下，我们构造了Tolman-Oppenheimer-Schmidoff方程的协变版本。新方程揭示了确定相对论天体内部解的数学问题。使用重建算法，我们发现两个物理上有趣的概括以前已知的恒星内部的解决方案。我们使用的变量也允许一个更容易制定的已知生成定理与相对论恒星物体的解决方案。
2017-09-08 astro-ph.HE gr-qc
Oblique Shock Breakout in Supernovae and Gamma-Ray Bursts: II. Numerical Solutions For Non-Relativistic Pattern Speeds
非球形爆炸发展非径向流动的冲击出现的模式在恒星表面的进展。在超新星中，这些流动可以限制喷出物的速度，抑制激波爆发，并导致恒星外部的碰撞。类似的现象发生在恒星和行星碰撞，潮汐破裂事件，吸积引起的崩溃，和传播爆炸。我们提出了二维的，嵌套网格雅典娜模拟的非径向冲击出现在一个框架与突破模式，重点放在绝热，非相对论限制在一个平面分层信封。我们设置边界条件，使用一个已知的自相似的解决方案，并探讨框的大小和分辨率对结果的作用。冲击波阵面向恒星表面弯曲，并表现出弱不连续性起源的扭结。激波出现点周围的流动既不是完全稳定的，也不是自相似的。波和涡，这不是主要由于网格效应，从这个区域发出。激波后气流沿恒星表面偏转，其压力扰动了激波上游的恒星大气。我们使用数值结果和它们的分析极限来预测辐射传输和重力的影响，这些影响不包括在我们的模拟中。
2014-05-27 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Unifying the Zoo of Jet-Driven Stellar Explosions
我们提出了一套恒星爆炸引起的相对论射流从一个中央发动机坐在紧凑的，垂死的恒星中心的数值模拟。我们探讨了广泛的持续时间的中央发动机活动，两个候选恒星的祖先，和两个可能的值的总能量释放。我们发现，即使喷流被严格准直，它们与恒星的相互作用也会释放恒星物质，产生恒星爆炸。我们还发现，爆炸的结果可能会有很大的不同，这取决于发动机活动的持续时间。只有最持久的引擎才能成功地产生伽马射线暴。发动机只在短时间内为喷流提供动力，导致相对论性超新星爆炸，类似于观察到的发动机驱动的SNe，如SN2009bb。具有中等持续时间的引擎产生弱的伽马射线暴，其性质类似于附近的暴，如GRB 980425。最后，我们发现持续时间最短的引擎，如果它们存在于自然界中，产生恒星爆炸，缺乏相当数量的相对论喷出物，因此在动力学上与普通的核心坍缩超新星没有区别。
2012-03-13 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Relativistic phase space diffusion of compact object binaries in stellar clusters and hierarchical triples
本文研究星团或第三体扰动下致密天体双星的偏心振荡，发现相对论相空间扩散（RPSD）新效应，可在外部轨道时标上改变双星动力学轨迹并可能加速并合。
2023-12-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
Common-envelope Dynamics of a Stellar-mass Black Hole: General Relativistic Simulations
当一个黑洞或一颗中子星在一颗红超巨星的恒星包层中运动时，我们首次用广义相对论方法模拟了在规则但密度不同的介质中作超音速运动的非旋转黑洞的吸积流梯度。模拟结果表明，超声速运动总是迅速达到一个稳定的状态，它产生的激波锥的下游部分的流动。在没有密度梯度的情况下，我们恢复的现象已经观察到在著名的邦迪-霍伊尔-Lyttleton吸积问题，超爱丁顿质量吸积率和冲击锥的轴是稳定的运动方向对齐。然而，当密度梯度变强时，吸积率也增加，激波锥被逐渐稳定地拖向运动方向。在足够大的梯度下，激波锥轴可以垂直于方向，甚至在最大密度梯度的情况下在流动的上游区域移动。连同吸积流的现象学方面，我们还量化了质量和动量到黑洞上的吸积速率。简单的解析表达式已被发现的吸积率的质量，动量，阻力，和韧致辐射光度，所有这些都已被用于天体物理建模的长期演变的二元系统经历一个共同的信封演变.
2020-04-28 astro-ph.HE gr-qc
The Radio--X-ray Correlation of High-Redshift AGN: A Numerical Study of Inverse-Compton Scattering of the CMB Photons in Relativistic Jets
Indian Institute of Technology Indore（印度印多尔理工学院）；Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；INAF – Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio（意大利国家天体物理研究所空间科学天文台）；National Centre for Radio Astrophysics - Tata Institute of Fundamental Research（国家射电天体物理学中心 - 塔塔基础研究所）；Indian Institute of Science Education and Research Mohali（昌迪加尔科学教育研究学院）
通过三维相对论磁流体动力学模拟，研究宇宙微波背景光子逆康普顿散射对高红移活动星系核喷流射电和X射线辐射的影响，发现X射线增强遵循(1+z)^4标度，并再现了射电谱指数随红移变陡的α-z关系。
2026-05-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Spectrum of a Fast Shock Breakout from a Stellar Wind
一个快速（$>0.1 c$）的爆发，但从厚厚的恒星风亚相对论冲击预计将产生X射线脉冲的上升时间为几秒钟到几小时。在这里，我们构建了一个半解析模型，从厚厚的恒星风爆发的亚相对论，辐射介导的冲击，并用它来计算爆发发射的光谱。该模型采用光子逃逸通过有限的光学深度风，假设扩散近似和准定常演变的冲击波结构在爆发阶段。我们发现，在足够快的冲击，其中爆发速度超过约$0.1c$，爆发脉冲的时间积分谱是非热的，和时间分辨的温度预计将表现出大幅下降（大约一个数量级）在爆发期间，当通量仍在上升，因为光子产生的冲击压缩与光子逃逸。我们还推导出了爆发持续时间，峰值光度和特征温度之间的闭合关系，可以用来测试所观察到的X射线耀斑是否与来自厚恒星风的亚相对论冲击爆发相一致。我们还讨论了可能爆发事件XRT 080109/SN 2008D的光谱软化的影响。
2019-02-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
Stellar-mass Black Hole Spin Constraints from Disk Reflection and Continuum Modeling
吸积盘的反射光谱，包括宽的铁发射线，带有强烈的多普勒频移和引力红移靠近黑洞的印记。这些位移的极端取决于最内层稳定圆形轨道与黑洞的接近程度，而该轨道由黑洞的自旋参数决定。因此，对相对论性光谱特征建模，就提供了一种估算黑洞自旋的方法。我们报告的结果，适合档案X射线光谱的恒星质量黑洞和黑洞候选人，选择强磁盘反射功能。根据最近的工作，这些光谱与反射模型和磁盘连续辐射模型（需要时），其中黑洞自旋是一个自由参数。虽然我们的结果必须被视为初步的，我们发现的证据，在我们的样本中的黑洞自旋参数范围广泛。相对论射电喷流最多的黑洞被发现具有高自旋参数，尽管在低自旋参数的黑洞中观察到喷流。对于那些有约束的二进制系统参数的源，我们检查自旋参数的分布与黑洞质量，二进制质量比，和轨道周期。我们讨论的背景下，黑洞创建事件，相对论性喷流生产，并努力探索最内层的相对论性制度周围的黑洞的结果。
2009-02-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
Instability windows of relativistic r-modes
本研究重新审视非重子中子星中相对论性r模的不稳定性窗口，发现考虑扩散和广义相对论效应后，r模的放大与阻尼机制显著改变，导致不稳定性窗口较牛顿预测大幅修改，对理解旋转中子星观测至关重要。
2024-01-11 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
