Ultrahigh Energy Nuclei in the Turbulent Galactic Magnetic Field
本文研究了银河系磁场（GMF）的湍流分量对高能重核传播的影响。我们首先调查如何个人的来源和超星系平面的图像取决于湍流GMF的属性。然后，我们提出了一个定量研究的影响的湍流场（缩小）放大源通量，由于磁透镜效应。我们还表明，这是不可能解释的皮埃尔俄歇数据假设所有的高能核都来自Cen A，即使在最有利的情况下，一个强大的，扩展的湍流场的星系晕。
2011-09-05 astro-ph.HE
On the deceleration of relativistic jets in active galactic nuclei I: Radiation drag
本文讨论了MOJAVE小组最近探测到的活动星系核相对论喷流的减速现象，并讨论了喷流物质与外光子场的相互作用。适当的能量密度的各向同性的光子场，这是必要的减速射流确定。结果表明，电势扰动和磁表面扰动在粒子减速的一般动力学中起着重要作用。
2016-08-04 astro-ph.HE
Frequency and Time Dependence of Linear Polarization in Turbulent Jets of Blazars
时变偏振是探测blazar喷流动力学物理条件的一个非常有价值的观测工具。自2008年以来，我们一直在监测光频伽马射线亮耀变体样本的通量和线性偏振。一些观测是在夜间或夜间时间尺度上在四个光学波段进行的，提供了偏振的频率和时间依赖性的信息。所观察到的行为是类似的湍流等离子体中的相对论性喷流，其中包含一个固定的冲击和/或螺旋背景磁场的模拟。类似的模拟预测了耀变体的X射线同步加速器偏振特性，这些特性将在未来由成像X射线偏振探测器（IXPE）测量。
2021-04-30 astro-ph.HE
Relativistic Jets in Active Galactic Nuclei
大多数正常星系的核心都包含有超大质量黑洞，它们可以通过盘吸积气体并变得活跃。这些活动星系核（AGN）可以形成喷流，其尺度从AU到Mpc，从米波长到TeV伽马射线能量。高分辨率无线电成像和多波长/信使运动正在阐明发生这种情况的条件。证据表明：活动星系核喷流是在黑洞旋转和吸积盘被强烈磁化时形成的，这可能是由于气体在黑洞影响范围以外的高纬度吸积造成的;活动星系核喷流在与盘风有关的磁应力作用下在黑洞附近准直;更高功率的喷流可以在相对论、超音速和质子主导的状态下从其星系核中出现，它们终止于强烈的热点激波;较低功率的喷流退化为浮力羽流和气泡;喷流可将质子加速到EeV能量，这有助于宇宙射线谱，并可引发能有效辐射同步加速器伽马射线的成对级联;当宇宙年龄为几十亿年，黑洞和大质量星系迅速增长时，喷流更为常见;喷流会对周围环境产生重大影响，刺激并限制星系的成长。确保我们对活动星系核喷流的理解的观测前景是光明的。
2018-12-14 astro-ph.HE
Ultra-High-Energy Cosmic Rays from Active Galactic Nuclei Jets: The Role of Supermassive Black Hole Growth and Accretion States
本研究提出名为JET的宇宙学半解析框架，模拟z=20到z=1的星系与超大质量黑洞演化，探究不同吸积态、黑洞生长模型及喷流效率对超高能宇宙线弥散流量的影响，搭建了宇宙学与天体粒子物理的关联桥梁。
2025-02-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
Reconfinement and Loss of Stability in Jets from Active Galactic Nuclei
由活动星系核提供动力的喷流与地面和实验室中的喷流相比，看起来稳定得令人印象深刻它们可以从源头一直追踪到超过其注入半径十亿倍的距离。然而，一些能量较低的喷流会受到干扰，并在宿主星系的尺度上失去连贯性。相当值得注意的是，在相同的尺度上，这些喷流预计将受到银河系内气体的热压力的限制。受这些观测的启发，我们已经开始了系统的研究活动星系核喷流通过计算机模拟进行重新界定。在这里，我们表明，在未磁化的相对论性射流的情况下，reconfinement是伴随着发展的不稳定性和过渡到湍流状态。在它们的初始增长，扰动有一个高度有组织的流向导向结构，这表明它不是开尔文-亥姆霍兹不稳定性，不稳定性一直是射流稳定性研究的主要焦点到目前为止。相反，它与离心不稳定性密切相关。这种不稳定性很可能是活动星系核喷流在Fanaroff-Riley分类中分为两种形态类型的原因。
2018-06-14 astro-ph.HE
The role of stochastic Fermi-type particle acceleration in the inner jets of Active Galactic Nuclei
本研究针对活动星系核内喷流粒子加速机制不明的问题，通过解析Fokker-Planck方法分析二阶费米与剪切加速，成功解释M87多波段观测特征，为多区辐射建模及宇宙线加速研究提供支持。
2024-04-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Are Spine--Sheath Polarization Structures in the Jets of Active Galactic Nuclei Associated with Helical Magnetic Fields?
活动星系核（AGN）喷流的极化结构的一个可能的起源是螺旋喷流磁场的存在，喷流的中心“脊柱”的正交磁场和“鞘”的纵向磁场沿喷流的一个或两个边缘。在4.6、5.0、7.9、8.9、12.9和15.4 GHz频率上，对活动星系核进行了VLBA偏振同步观测，发现了部分或全部脊鞘偏振结构，以寻找螺旋喷流磁场的进一步证据，例如横向法拉第旋转梯度（由于穿过射流的视线磁场分量的系统变化）。给出了8个具有显著性$\geq 3σ$的单调横向法拉第旋转梯度源的结果。在这些活动星系核中的三个中，检测到横向RM梯度的方向与距离的核心或与时间的逆转。这些可以被解释为嵌套的螺旋磁场结构的证据，在螺旋场的内部和外部区域中的方位场分量具有不同的方向。这里提出的结果支持的想法，许多脊柱鞘极化结构反映了螺旋磁场的存在下进行这些射流。
2014-10-28 astro-ph.GA astro-ph.HE
Three-dimensional Relativistic MHD Simulations of Active Galactic Nuclei Jets: Magnetic Kink Instability and Fanaroff-Riley Dichotomy
活动星系核喷流在周围介质中的能量沉积可以影响星系形成和演化、星系团中心气流的冷却以及超大质量黑洞的生长。然而，耦合射流功率的周围介质和确定射流形态的过程知之甚少。例如，有没有著名的Fanaroff-Riley（FR）形态二分法的射流，与FRI喷流更短，更不稳定比FRII喷流的原因达成一致。我们进行全球三维磁流体动力学模拟的相对论射流传播通过周围介质。我们发现，银河系核心的平坦密度分布减缓和准直的喷流，使他们容易受到三维磁扭结不稳定性。我们得到一个临界功率，这取决于星系核心的质量和半径，低于该射流成为扭结不稳定的核心内，失速，并充满相对热等离子体膨胀腔。高于临界功率的射流稳定地逃离核心并形成强大的回流。因此，扭结不稳定性控制射流形态，并可能导致FR二分法。模型预测的临界功率对星系光学光度的依赖关系与观测结果吻合得很好。
2016-06-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Direction of Parsec-Scales Jets for 9220 Active Galactic Nuclei
活动星系核（AGN）中秒差距尺度喷流的方向是许多天体物理和天体测量研究的基本信息，包括线偏振和磁场结构、频率相关的同步辐射不透明度、自行和参考系排列等。我们开发了一种严格的，简单的，完全自动化的方法来测量的方向从校准的干涉可见度数据的频率范围从1.4 GHz到86 GHz。我们公布了9220个活动星系核的结果，其典型精度低于10度。通过比较不同观测频率之间的方向以及与以前的出版物之间的方向，对该方法进行了内部检查，验证了测量值的鲁棒性。
2022-03-25 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Identifying heating processes in simulations with an entropy-based scheme: A single jet episode in a galaxy cluster
Leibniz Institute for Astrophysics（莱布尼茨天体物理研究所）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所）
本文通过跟踪磁流体动力学模拟中的被动熵标量，研究AGN喷流如何向星团内介质注入热量，并验证了该方法在不同加热机制中的有效性。
2026-10-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
A statistical study of fast magnetic reconnection in turbulent accretion disks and jets
快速磁重联事件在吸积盘系统中起着重要的作用。黑洞双星和活动星系核中观测到的非热甚高能辐射（从GeV到TeV）可以用一个潜在的模型来解释，该模型可以归因于吸积盘和/或喷流的湍流日冕中引起的快速磁重联。在这项工作中，我们将讨论全球广义相对论MHD（GRMHD）模拟的结果吸积盘周围的黑洞，其湍流自然驱动的MHD不稳定性，如磁旋转不稳定性（MRI）。我们也将利用特殊相对论MHD（SRMHD）模拟来研究喷流内部由扭结不稳定性驱动的磁重联。正如我们所期望的，我们的模拟揭示了由这些不稳定性驱动的近稳态湍流的发展。我们已经进行了详细的统计分析，以确定在湍流区的吸积流和射流的电流片的存在。然后，我们确定了这些位置的磁重联率，获得了$0.01-0.7$量级的阿尔文速度单位的平均重联速度，这与磁感应快速重联理论的预测是一致的。
2019-04-09 astro-ph.HE
Scalings of the synchrotron cut-off and turbulent correlation of active galactic nucleus jets
本文提出了一种新的解析标度的同步辐射的截止频率从活动星系核（AGN）喷流，这是不均匀地充满了许多细丝。给出了与磁场强度、谱指数、湍流相干性和关联长度等无关的理论上限，使得v_c \simeq 6 \times 10^{20}δ[（r-1）/r]^{4/3}（b/10^{-4}）Hz，其中δ、r和b分别是灯丝的扰动/局部平均磁场的多普勒波束因子、激波压缩比和能量密度比。结合18个河外源的观测数据，我们发现了暗条相关长度的一个限制，从而给出了暗条的数量标度。结果表明，特别是，紧凑的BL Lac的射流具有大量的横向尺寸尺度小于发射区尺寸的细丝。提出了流动等离子体量子化的新概念。
2010-09-02 astro-ph.HE
Jets in Active Galactic Nuclei
活动星系核的喷流可以将黑洞系统的大部分吸积能量携带到星际甚至河外空间。它们从无线电到X射线和伽马射线频率大量辐射。在最极端的情况下，向外的流动速度对应于可以达到40或更高的高洛伦兹因子。本章展示了各种波段的图像，以及光变曲线和连续光谱，说明了紧凑的，秒差距和亚秒差距尺度的喷流的发射随位置，时间和频率的变化。它提出了一个物理框架，从这些数据的结构和动力学过程的许多方面进行调查。
2009-09-14 astro-ph.HE
The role of AGN jets in the reionization epoch
宇宙的再电离结束了重组时代之后开始的黑暗时代。在H的情况下，再电离在$z\sim 6$附近完成。微弱的恒星形成星系是H-电离辐射的最佳候选源，尽管活动星系核也可能有贡献。我们已经探讨了是否终止区的喷流从活动星系核可能有显着的贡献，在后期的再电离时代，周围$z\sim 6-7$的H电离。我们假设，因为它已经提出，活动星系核在$z\sim 6$可能已经提出了一个高喷流分数，吸积率和占空比，和非热电子的喷流终止区的压力作出了重大贡献。采用经验黑洞质量函数来描述活动星系核的布居。从所有这些，估计得出的各向同性H-电离辐射产生的喷流终止区，在$z\sim 6$，通过逆康普顿散射的CMB光子。我们发现活动星系核喷流的终端区可能以H-电离辐射的形式在$z\sim 6$辐射了大部分能量。对于典型的黑洞质量函数，在所考虑的条件下（持久的，常见的，非常活跃的星系核与喷流），这些喷流的贡献，以维持（并可能增强）电离的H可能是不可忽略的。我们的结论是，终止区的喷流从活动星系核可能有一个显着的作用，在宇宙的再电离在$z\gtrsim 6$。
2018-09-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Active Galactic Nuclei: The TeV Challenge
与活动星系核（AGN）相关的喷流已经被观测了近一个世纪，最初是在光学和无线电波段。它们现在被广泛认为是由中心旋转的大质量黑洞及其轨道吸积气体电磁产生的“废气”。对X射线，特别是伽马射线能量的观测改变了我们对这些喷流如何动态演化、如何加速电子（和正电子）以及如何辐射整个电磁波谱的理解。概述了一些新的方法来模拟从许多耀变体观测到的强大的和快速变化的TeV辐射。高海拔水切伦科夫伽马射线天文台（HAWC）将对最高TeV能量的观测做出贡献，这有望在活动星系核喷流的竞争模型之间做出关键的区分。
2015-11-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
Synchrotron-Self-Compton radiation from magnetically-dominated turbulent plasmas in relativistic jets
由旋转黑洞发射的相对论性喷流是非热辐射的强大发射器。通过电磁应力提取旋转能量产生磁主导的射流，其可能变成湍流。基于第一性原理的磁主导等离子体湍流研究表明，大多数被加速的粒子具有小的俯仰角，即粒子速度几乎与局部磁场一致。我们研究了各向异性粒子在快速冷却状态下的同步自康普顿辐射。小的俯仰角降低了同步加速器冷却速率，并促进了逆康普顿（IC）冷却的作用，这可能发生在两个不同的制度。在汤姆逊体系中，同步加速器和IC组件都具有软光谱，$νF_ν\proptoν^{1/2}$。在Klein-Nishina机制中，同步辐射在宽频率范围内具有硬光谱，通常为$νF_ν\proptoν$。我们的研究结果对BL Lac和伽马射线暴（GRB）的模拟具有一定的意义。BL Lac产生软同步加速器和IC光谱，正如预期的那样，当克莱因-西名效应很小时。所观察到的同步加速器和IC的光度通常是相当的，这表明与俯仰角$θ\gtrsim0.1$的适度的各向异性。当$θ\ll0.1$产生时，可能会产生罕见的孤儿γ射线耀斑。硬光谱的伽玛暴可能是一致的同步辐射时，发射粒子的IC冷却的克莱因-西科制度，如预期的俯仰角$θ\sim0.1$。Blazar和GRB光谱可以用具有类似的电子等离子体磁化参数$σ_{\rm e}\sim10^4$的湍流射流来解释，对于电子-质子等离子体，$σ_{\rm e}\sim10^4$对应于整体磁化$σ…
2021-06-11 astro-ph.HE
Observational View of Magnetic Fields in Active Galactic Nuclei Jets
根据目前流行的观点，活动星系核（AGN）中的相对论喷流是通过磁场从旋转的黑洞或吸积盘中提取能量而在黑洞附近发射的。在过去的几十年里，人们提出了从激波到磁重联的各种模型作为喷流中的能量耗散机制。本文简要回顾了如何利用线偏振观测来约束活动星系核喷流中的磁场结构，以及如何利用线偏振观测来约束各种辐射模型。
2017-01-27 astro-ph.CO astro-ph.HE
Spatial variations of magnetic field along active galactic nuclei jets on sub-pc to Mpc scales
本文对57个活动星系核（AGN）中的结、热点和叶进行了系统分析，研究了磁场随喷流从亚pc基底到末端在kpc到Mpc尺度上的变化。在Kataoka & Stawarz（2005）的射电/X射线样本数量的基础上，我们分析了12个FR I和30个FR II射电星系、12个类星体和3个BL Lac的数据，其中包含76个节点、42个热点和29个射电瓣。我们首先导出了地核中的均分磁场，然后通过假设$B_{\rm est}$ $\propto$ $d^{-1}$估算了各种喷流分量中的均分磁场，其中$d$是到喷流底部的距离。另一方面，大尺度喷流（结、热点和叶）中的磁场，$B_{\rm eq}$，可以在均分假设下从观测到的通量和空间范围来估计。我们发现，磁场随着沿射流的距离增加而减小，但一般比$\propto d^{-1}$温和。在较大的$d$下，$B_{\rm eq}/B_{\rm est}$的增加可能表明下游周围射流的减速，但FR I和FR II射流之间没有差异。此外，热点中的磁场系统地大于结和瓣的磁场。最后，我们将同样的分析应用于半人马座A的结和叶，以检查上述讨论是否即使在单个喷流源中也成立。
2021-06-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
VLBI Detections of Compact Nuclei in Spiral-hosted Double-lobed Radio-loud Active Galactic Nuclei (DRAGNs): Evidence for Weak Parsec-Scale Jet Activity
Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST)（蔚山科学技术院）
研究通过VLBI探测螺旋DRAGNs的紧凑核，发现弱Parsec尺度喷流活动，支持喷流启动的早期或间歇性磁化阶段。
2026-02-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Transverse Faraday-Rotation Gradients Across the Jets of 15 Active Galactic Nuclei
螺旋磁场穿过活动星系核喷流的存在，会引起观测到的法拉第旋转测量（RM）的梯度，这是由于视线磁场的相关系统变化。从2002年开始，在文献中出现了关于活动星系核喷流的横向RM梯度观测的报告，但人们对这些梯度可靠所需的分辨率提出了担忧，并且缺乏对准确估计局部RM值不确定性的最佳方法的充分理解。这些问题现在已经解决了最近的蒙特卡罗模拟进行的各种团体，使以前发表的结果和新的数据进行可靠的分析验证。我们认为在这里RM梯度整个喷流结构的15 AGN，以前发表的文献中，但没有正确和完整的错误分析，和一些首次发表在这里，所有这些都具有单调的横向RM梯度的意义至少3西格玛。
2015-03-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
The survival of nuclei in jets associated with core-collapse supernovae
像镍-56这样的重核是在大量的核心坍缩超新星（CCSN）中合成的，包括与伽马射线暴（GRB）相关的高能超新星。最近的研究表明，喷流是CCSN的一个共同特征。这些外流可能在发射或传播过程中夹带合成核，并提供有趣的多信使信号，包括重超高能宇宙射线。在这里，我们调查的破坏过程中，从恒星物质穿过射流材料通过茧，并在传播过程中被成功地加载到喷流。我们发现，原子核可以存活的喷流参数范围，因为碰撞冷却速度比spiritual。虽然正则高亮度伽玛暴喷流可能含有核，但磁主导模型或具有小体积洛伦兹因子的低亮度喷流更有利于具有更显著的重核成分。
2012-05-19 astro-ph.HE astro-ph.SR
Resolving the Innermost Geometry of Relativistic Jets in Active Galactic Nuclei
在目前的范式中，人们认为，射电大声活动星系核（AGNi）的紧凑VLBI无线电核心代表相对论外流的最里面的上游区域。AGN喷流的这些区域通常被模拟为具有大致恒定的开口角和流速的锥形流出。尽管如此，一些工作表明，抛物线的几何形状将更适合高能量的光谱分布特性，它最近被发现，至少在一些附近的射电星系，喷流的最里面的区域的几何形状是抛物线。我们在这里编译多频率核心大小的档案数据，调查典型的未解决的上游地区的射流几何形状的样本56无线电响亮AGNi。从这里考虑的来源相结合的数据是不一致的，在超大质量黑洞（SMBH）附近的圆锥形射流开始的经典图片，并可能排除一个纯抛物线流出的解决方案，而是建议一个中间的解决方案与准抛物线流，这是经常看到的数值模拟。对SMBH附近的大开度角和从我们的结果中得出的洛伦兹因子的范围的检验支持了我们的分析。我们的结果表明，圆锥喷流范式AGNi需要重新检查毫米/亚毫米VLBI观测。
2019-05-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Ruling Out Compact Jets as the Dominant Source of Radio Emission in Radio-quiet, High Eddington-ratio Active Galactic Nuclei
Texas Tech University（德克萨斯理工大学）；University of Nevada, Reno（内华达大学雷诺分校）；University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）
该研究通过分析无线电静默高埃德顿比AGNs的无线电/X射线亮度比，排除了喷流主导的无线电发射模型，支持了冠状体主导的发射机制。
2026-01-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Broadband non-thermal emission predictions based on 3D simulations of supernova explosions within active galactic nuclei jets
Universitat de València（瓦伦西亚大学）；Institut de Ciències del Cosmos (ICC), Universitat de Barcelona (IEEC-UB)（巴塞罗那大学宇宙科学研究所）
本研究通过三维相对论流体动力学模拟结合非热辐射模型，预测活动星系核喷流中超新星与喷流相互作用的宽带非热辐射，发现中等功率喷流在<100Mpc处的射电、光学、X射线流量可探测，或能解释喷流结状结构及贡献TeV伽马射线。
2026-10-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Using synchrotron emission modelling of relativistic hydrodynamic jet simulations to study the FR I/FR II dichotomy of Active Galactic nuclei radio jets
本文用三维相对论流体动力学方法对活动星系核喷流进行了数值模拟，研究了FR Ⅰ/FR Ⅱ二分法。提出了三个模拟，说明了高/低洛伦兹因子注入以及分层背景介质的形态差异。洛伦兹因子为10和1.0014分别用于高和低洛伦兹因子情况。流体动力学模拟表明，在其初始注入光度的基础上的射流的形态划分。建立了一个附加的模拟来研究如果在一定时间后降低质量注入，则低洛伦兹因子射流的演变。一个同步辐射模型被应用到这些模拟再现强度地图在射频（1.5 GHz）的FR I/FR II射电星系观测到的发射结构进行了比较。还研究了不同极角下多普勒增强对强度图的影响。高和低洛伦兹因子的情况下再现的发射结构，类似于FR II型射电星系与一个占主导地位的茧区域包含时间依赖的热点和细丝的强度图。然而，如果在设定的时间段之后降低质量注入速率，则对于低洛伦兹因子的情况产生FR I样结构。
2019-03-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
The innermost regions of relativistic jets and their magnetic fields in radio-loud Active Galactic Nuclei
这是一份支持大型X射线定时观测站（LOFT）飞行任务概念的白皮书，该观测站被提议作为欧空局的一项中型飞行任务。我们讨论了LOFT在射电噪声活动星系核研究中的潜力。关于摘要，我们参考了该文件。
2015-01-12 astro-ph.HE
A polarization study of jets interacting with turbulent magnetic fields
本研究探究喷流周边湍动磁场对其同步辐射偏振的影响，分析了激波环境介质消偏振效应的尺度与喷流功率依赖性，明确了茧区结构与扭结不稳定性的相关偏振特征。
2023-10-04 astro-ph.HE
Rapid Particle Acceleration due to Recollimation Shocks and Turbulent Magnetic Fields in Injected Jets with Helical Magnetic Fields
相对论喷流研究的关键问题之一是磁重联是如何发生的，以及它是否能有效地加速喷流中的电子。我们进行了3D粒子在细胞（PIC）模拟的相对论性电子质子喷流的相对较大的半径，携带螺旋磁场。我们集中我们的调查射流和周围的等离子体之间的相互作用，并探讨如何螺旋磁场影响的动力学不稳定性的激发，如韦伯不稳定性（WI），动力学开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KKHI），蘑菇不稳定性（MI）。在我们的模拟中，这些动力学不稳定性确实被激发，粒子被加速。在线性阶段，我们观察到在喷流中心附近的准定常激波。当电子-质子喷流演化到深度非线性阶段时，螺旋磁场由于类似重联的现象而变得不缠结，并且电子在湍流磁场中遇到磁重联事件时被重复加速。
2020-02-12 astro-ph.HE
Large-scale jets from active galactic nuclei as a source of ICM heating: cavities and shocks
强大的河外喷流的演化不仅本身很有趣，而且对宿主星系及其周围环境的演化也有影响。我们进行了长期的轴对称数值模拟的相对论射流与不同的权力，研究其演变通过环境的压力和密度梯度。我们的研究结果表明，在不同的能量沉积的空间和时间尺度的射流的演变的关键差异。根据我们的研究结果，在X射线腔中观察到的形态需要射流的能量预算的一个重要部分是在内能的形式。因此，轻子主导的轻喷流是有利的。在所有情况下，加热主要由冲击产生。空腔超压是由大量的热粒子维持的。我们的模拟再现了冷核结构的投影，亮度加权温度。我们已经进行了一个额外的模拟缓慢，大规模的喷流，并讨论了与相对论的差异。重要的定性和定量的差异之间的非相对论性和相对论性射流。我们的结论指向活动星系核动力学反馈的双模式，取决于喷流功率。
2014-09-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Shock Corrugation by Rayleigh-Taylor Instability in GRB Afterglow Jets
余辉射流是瑞利-泰勒不稳定的，因此在其减速的早期部分是湍流的。还有几个过程可以有效地冷却射流。在这封信中，我们证明，如果冷却显着增加了流动的可压缩性，湍流碰撞的前向激波，不稳定和波纹。在这种情况下，前向激波是湍流足以产生磁场负责同步辐射通过小尺度湍流发电机。我们计算的光变曲线假设磁场是在能量均分与湍流动能，并发现动态磁场是很好的近似由一个恒定的磁-热能比为1%，虽然有一个相当大的延迟，峰值通量的时间作为磁场打开后，只有在湍流已经激活。反向冲击被发现是显着更多的磁化比向前冲击，与磁热能比为10%。这项工作激励未来的瑞利-泰勒计算使用更多的物理冷却模型。
2014-06-12 astro-ph.HE physics.comp-ph
High energy neutrinos produced in the accretion disks by neutrons from nuclei disintegrated in the AGN jets
我们研究了离吸积盘表面不远的活动星系喷流中原子核加速的后果。在射流中的重联区和/或在相对论性喷流与其茧之间的射流边界处，核可以被加速。结果表明，相对论性核在与盘辐射的碰撞中可以有效地碎裂成特定的核子。中子，直接朝向吸积盘，从相对论性原子核中获得了很大一部分能量。这些中子在致密的吸积盘中形成级联。我们计算了吸积盘中强子级联产生的中微子谱。我们认为，只要活动星系中的$5\%$部分是活动星系核，并且有百分之几的中子到达吸积盘，在这种情况下，活动星系中整个超大质量黑洞群体产生的中微子可以解释最近由IceCube中微子探测器测量的河外中微子背景。据预测，在目前的中微子探测器，在这样一个模型，产生的中微子信号，预计不会被检测到，即使从附近的射电星系类似于M87。
2016-10-27 astro-ph.HE
Relativistic Jets in Active Galactic Nuclei und Microquasars
准直外流（喷流）似乎是一种普遍存在的现象，与物质吸积到致密物体上有关。尽管这种普遍存在，射流的许多基本物理方面仍然知之甚少，受到限制。这些问题包括：喷流的发射和加速机制、这些过程与吸积流的性质之间的联系、磁场的作用;喷流在中心吸积天体数万甚至数百万引力半径范围内准直的物理学;喷流的物质含量;将粒子加速到TeV的区域的位置（甚至可能是PeV和EeV）能量（如从许多喷流源观测到的伽马射线发射所证明的）和负责这种粒子加速的物理过程;引起观测到的多波长发射的辐射过程;以及磁场的拓扑结构及其在射流准直和粒子加速过程中的作用。这一章回顾了我们目前对相对论性喷流的理解中的主要已知和未知，在银河系和河外喷流源的主要模型成分的背景下。它讨论了活动星系核（特别是耀变体）和微类星体的具体方面，然后对它们之间的相似性和差异进行了比较讨论。
2016-11-29 astro-ph.HE
Chandra Observations of 3C Radio Sources with z<0.3: Nuclei, Diffuse Emission, Jets and Hotspots
我们报告我们的钱德拉周期9计划，以观察60（钱德拉未观察到的）3C无线电源在z<0.3的一半，每个8千秒。在这里，我们给出了基本的数据：原子核的X射线强度和与射电结构相关的任何特征，如喷流中的热点和结。我们已经测量了软，中，硬带的通量，从而能够隔离源显着的固有列密度。对于较强的核，我们应用了标准谱分析，它提供了X射线谱指数和柱密度的最佳拟合值。我们发现，有三分之一的源的柱密度超过了10^{22} cm^{-2}，存在本征吸收的证据。
2010-03-11 astro-ph.HE
Intrinsic Physical Conditions and Structure of Relativistic Jets in Active Galactic Nuclei
在活动星系核（AGN）的相对论性喷流的核心所观察到的移动的频率依赖性的分析，使我们能够评估流出的等离子体n的数密度，因此，多重性参数，这是一个粒子数密度的比例Goldreich-Julian数密度。通过对97个源的分析，我们得到多重性参数的中值为3 × 10^13，米歇尔磁化强度参数的中值为8。由于磁化参数可以解释为相对论磁流体动力学（MHD）流中体运动的最大可能的洛伦兹因子，这一估计与活动星系核喷流中亮特征的超光速运动是一致的。此外，知道这些关键参数，可以确定流动的横向结构。结果表明，射流中心的极向磁场和粒子数密度远大于边界附近。MHD模型也可以解释典型的观测到的喷流加速水平。最后讨论了强准直射流的因果连通性。
2014-12-05 astro-ph.HE
Phenomenology of axion-like particles coupling with photons in the jets of active galactic nuclei
轴子或更一般的类轴子粒子（axion-like particles，ALP）是粒子物理学（particle physics，SM）的标准模型的许多扩展所预测的赝标量粒子，并且被认为是宇宙中暗物质（dark matter，DM）的高度可行的候选者。如果它们存在于自然界中，那么在存在外部磁场的情况下，它们将通过普里马科夫效应的形式与光子耦合。在这项工作中，我们研究的ALP-光子耦合产生的信号在活动星系核（AGN）产生的相对论喷流的高磁化环境中的可探测性。此外，我们测试的宇宙背景ALP模型，其动机是解释后发座星系团软X射线过剩，在环境中的M87活动星系核喷流。然后，我们展示了潜在的活动星系核喷流环境探测低质量ALP模型和潜在的约束模型提出解释后发座星系团X射线过剩。
2019-11-22 astro-ph.HE
Radiation from relativistic jets in turbulent magnetic fields
使用我们的新的3-D相对论电磁粒子（REMP）与MPI并行代码，我们研究了长期粒子加速与相对论电子-正电子喷流在未磁化的环境电子-正电子等离子体中传播。模拟已经进行了使用一个更长的模拟系统比我们以前的模拟，以调查完整的非线性阶段的韦伯不稳定性和粒子加速机制。冷喷流电子被热化，周围的电子在由此产生的冲击中被加速。环境电子的加速导致最大环境电子密度比原始值大三倍。在射流激波中的弓形激波后面产生强电磁场。这些场可能导致余辉发射。我们计算了两个电子在均匀平行磁场中运动时的能谱随时间的演化，以验证这种方法。
2009-01-26 astro-ph.HE
On turbulent viscosity in relativistic jets and accretion disks
湍流粘性的形成机制是湍流研究的核心问题。这也是吸积盘理论的情况，其中湍流被认为是吸积盘中角动量向外传输的原因。在湍流中，涡流在其长度尺度上传输动量，提供了由质量夹带控制的粘度机制。我们在前面已经提出了一个相对论性喷流在射电星系3C31的特殊情况下的夹带模型。在本文中，我们进一步约束模型参数。该模型（在非相对论部分）成功地测试与自由混合层的雷诺应力的实验和模拟数据，并预测Smagorinsky常数$C_\mathrm{S} \approx 0.11$，这是与剪切流$C_\mathrm{S} \approx 0.1-0.12$的实验范围一致。对于吸积盘，卷吸模型允许我们导出与Shakura \& Sunyaev的$α$模型相同的吸积质量速率，而不需要诉诸湍流运动粘度$ν_\mathrm{t}$，并且以$\displaystyle α= -\frac{8}{3} βs_\mathrm{T} \frac{\mathrm{v_t}^2}{c_\mathrm{s}^2}$形式导出的粘度参数$α$取决于沿盘半径的温度斜率的幂$s_\mathrm{T}$，$T\propto r^{s_\mathrm{T}}$，并且二次地取决于湍流速度$\mathrm{v_t}$。
2022-12-23 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
UHECRs from magnetic reconnection in relativistic jets
超高能宇宙射线（UHECR）可能产生于活动星系核（AGN）或伽马射线暴（GRB）喷流中。我认为，磁重联射流可以加速UHECR，而独立的物理过程中的磁耗散区。一阶费米加速可以有效地发生在未连接（上游）磁化流体收敛到重联层的区域。我发现质子在伽玛暴和强活动星系核喷流中的能量可达E~10^{20} eV，而铁核在亮度较中等的活动星系核喷流中的能量可达E~10^{20} eV。
2010-08-16 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
Hyper-Resistive Model of Ultra High Energy Cosmic Ray Acceleration by Magnetically Collimated Jets Created by Active Galactic Nuclei
这是一系列配套论文中的第四篇，这些论文表明，当一个有效的发电机可以通过活动星系核（AGN）中超大质量黑洞周围的吸积盘来维持时，它将导致一个强大的，磁准直螺旋，可以解释在非常大的尺度上观察到的喷流/射电叶结构，并最终从观察到的超高能宇宙射线推断出的巨大能量（UHECR），能量> 10^19 eV。这个过程涉及许多时间尺度。我们的超电阻磁流体动力学（MHD）模型提供了一个桥梁之间的一般相对论MHD模拟发电机的形成，在短吸积时间尺度上，和观测证据的磁准直的大尺度喷流的天体物理时间尺度。考虑到最终的磁结构，我们应用超阻动力学理论来说明不稳定性如何导致缓慢演变的磁准直喷流成为宇宙中最强大的相对论加速器。该模型产生了9个观测值与观测值相当一致：同步辐射观测到的喷流长度、射波瓣半径和表观张开角;同步辐射总功率、同步辐射波长和最大电子能量（TeVs）;最大UHECR能量、宇宙射线能谱和地球上的宇宙射线强度。
2019-09-13 astro-ph.HE
Gamma-ray emission from decays of boosted nuclei in protomagnetar jets
本研究探讨磁转动超新星相对论外流中加速不稳定核衰变产生的γ射线可探测性，表明e-ASTROGAM与INTEGRAL/SPI可观测相关谱线，并能据此区分模型、推断中心引擎性质。
2025-06-09 astro-ph.HE
High-Energy Neutrino Emission from Espresso-Reaccelerated Ions in Jets of Active Galactic Nuclei
我们提出了一个自下而上的计算超高能宇宙射线（UHECR）和高能中微子的活动星系核（AGN）的强大喷流产生的流量。通过在3D相对论性磁流体动力学射流模拟中传播测试粒子，包括对亚网格俯仰角散射和由于现实光子场引起的衰减损失的蒙特卡罗处理，我们研究了加速的UHECR的光谱和组成，并估计了在这些源中产生的中微子的量。我们发现，UHECR可能不会受到显着影响的光致蜕变AGN射流的咖啡机制有效地加速粒子，符合俄歇的结果，有利于在最高能量的重组合物。此外，我们还提出了活动星系核喷流中高能中微子通量的估计和上限。特别地，我们发现：i）源中微子可能占宇宙成因中微子的相当大的比例，甚至占主导地位：ii）来自核光致蜕变产生的次级中子β衰变的中微子最终进入IceCube观测到的TeV-PeV带，但几乎不能解释观测到的宇宙成因中微子的通量; iii）通过espresso机制加速的UHECR导致几乎各向同性的中微子发射，这表明附近的射电星系可能更有希望成为潜在的来源。我们讨论了我们的结果，根据多信使天文学和当前/未来的中微子实验。
2023-02-14 astro-ph.HE
Parsec-scale Faraday rotation and polarization of 20 active galactic nuclei jets
我们使用甚长基线阵列（VLBA）在1.4，1.6，2.2，2.4，4.6，5.0，8.1，8.4和15.4 GHz的20个活动星系核（AGN）喷流进行偏振分析。这项研究使我们能够调查的线偏振特性的喷流在秒差距尺度：分布的法拉第旋转措施（RM）和分数偏振沿射流，法拉第效应和法拉第校正的偏振图像的结构。分数偏振和偏振角的波长依赖性与外部法拉第旋转一致，而一些源显示内部旋转。RM的变化沿射流，系统地增加其值对同步自吸收芯在较短的波长。在类星体0952+179的源静止坐标系中，最高的核心RM达到16，900 rad/m^2，表明在这些区域存在高磁化的致密介质。透明喷流区域的典型RM值约为100 rad/m^2。在七个源中观察到显著的横向旋转测量梯度。法拉第屏中的磁场没有择优取向，从一个源到另一个源，观察到的磁场是随机的或规则的。一半的来源显示了螺旋磁场在其旋转的磁离子介质的证据。同时，喷流本身包含大规模的、有序的磁场，并且倾向于使其方向与喷流一致。所观察到的各种偏振签名可以解释由脊柱鞘喷流结构的模型。
2018-03-09 astro-ph.HE
Studies of Relativistic Jets in Active Galactic Nuclei with SKA
活动星系核（AGN）中的相对论喷流是迄今为止发现的最强大的天体之一。事实上，喷流活动星系核的研究被认为是SKA的一个突出的科学案例，并被收录在上一本SKA科学书的几个不同章节中（Carilli & Rawlings 2004）。关于相对论喷流物理学的大多数基本问题仍然没有答案，等待SKA等高灵敏度无线电仪器来解决它们。这些问题将通过分析SKA1进行的深空巡天（总通量和偏振通量）所产生的大量数据集来专门加以解决。涉及SKA1的宽视场甚长基线干涉测量观测将作为一种独特的工具，通过亮度温度测量区分河外相对论喷流和恒星形成星系。随后的SKA1研究在不同的分辨率相对论性射流将允许前所未有的宇宙学研究AGN射流的时代的再电离，使详细的特征的射流成分，磁场，粒子种群和等离子体的所有尺度上的属性。SKA将使我们能够研究喷流功率和恒星形成对活动星系核系统其他性质的依赖性。SKA1将使这样的研究大样本的喷流，而VLBI观测涉及SKA1将提供灵敏度为pc尺度成像，SKA2（其非凡的灵敏度和动态范围）将使我们能够第一次解决和建模最强大的无线电响亮AGN中最弱的无线电结构。
2015-01-02 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Photon-axion mixing within the jets of Active Galactic Nuclei and prospects for detection
对遥远活动星系核（AGN）的甚高能量γ射线观测通常会导致比预期更高的通量和更硬的光谱，从而导致与河外背景光（EBL）水平的一些紧张关系。如果假设的轴子或类轴子粒子（axion-like particles，ALP）存在的话，这种张力可以得到缓解，因为光子振荡到ALP会减轻EBL吸收的影响，并导致更软的推断的活动星系核的本征光谱。在本文中，我们考虑了光子-ALP混合对观测光谱的影响，包括活动星系核喷流中可能发生的光子-ALP混合。然后，我们模拟观测的三个活动星系核的切伦科夫望远镜阵列（CTA），下一代伽马射线望远镜，以确定其前景检测的签名的光谱上的光子ALP混合。我们得出结论，CTA检测这些签名或限制ALP参数空间的前景是非常有希望的。我们发现，如果适当考虑射流内的光子-ALP混合，前景将得到改善，并且观测的最佳目标是PKS 2155-304。
2014-08-20 astro-ph.HE
Ultra-High-Energy Cosmic Rays and Neutrinos from Relativistic Jets of Active Galactic Nuclei
在Mbarek & Caprioli（2019）中，我们为研究Caprioli（2015）的浓缩咖啡范式奠定了基础，这是一种将银河系CR提升到UHECR水平的再加速机制。我们的自下而上的方法使用现实的相对论活动星系核喷流的三维MHD模拟，并占所有的普遍加速理论的关键成分：注入，加速，并在现实环境中逃逸。我们的结果与UHECR谱的主要特征一致，即，幂律斜率、化学成分和各向异性。在Mbarek & Caprioli（2021）中，我们通过包括亚网格粒子散射来改进我们的模型，以模拟MHD模拟无法解决的小尺度磁湍流，第一次限制了一个关键但难以建模的成分，并使我们能够建立相对论射流中浓缩咖啡和随机剪切加速的相对重要性。我们的框架也使我们能够分析我们的加速UHECR考虑外部光子场的影响产生的高能中微子，并将核光致衰变。我们得到的光谱与俄歇、望远镜阵列和冰立方天文台的观测结果一致。
2021-09-28 astro-ph.HE
The Origin of Matter at the Base of Relativistic Jets in Active Galactic Nuclei
相对论性喷流在耀变体等活动源中的产生是一个涉及许多方面的复杂问题，其中大部分尚未完全理解。相对论性喷流可能是由物质和磁场在旋转的黑洞上的吸积产生的。能层拖曳效应在这些系统的极向方向上引发了坡印廷主导的外流。对附近射电星系M87喷流的高分辨率观测和其他几个天体非热辐射的极快变化的证据表明，带电粒子在非常接近喷流底部的地方产生同步辐射和伽马射线。这些粒子是如何被注入到磁屏蔽的流出物中的是一个谜。在这里，我们探讨的各种过程中的热吸积流入接近的黑洞，可能会导致大量生产的中性粒子，通过湮灭和衰变在射流的漏斗，可能会加载流出的质量和带电粒子的尺度上的几个史瓦西半径的影响。
2020-07-19 astro-ph.HE
Insensitivity of a turbulent laser-plasma dynamo to initial conditions
本研究对比了有无外部预加磁场的激光碰撞湍流等离子体，发现超临界磁雷诺数下，发电机放大的随机磁场由湍流动力学决定，对初始种子场及流动变化不敏感，验证了湍流发电机理论预期。
2022-01-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Jets (relativistic and non) in astrophysics
让我们来盘点一下近年来研究最多的天体物理现象之一：原恒星逃逸喷流、恒星奇点、伽玛暴和活动星系核的情况。
2010-03-22 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.pop-ph
Bottom-up Acceleration of Ultra-High-Energy Cosmic Rays in the Jets of Active Galactic Nuclei
有人提出，通过对超新星遗迹中产生的低能宇宙射线的一次再加速，可以在活动星系核的相对论喷流中产生高达$10^{20}$ eV的超高能宇宙射线（$\textit{espresso}$机制）。我们测试这一理论的传播粒子在现实的3D磁流体动力学模拟超相对论性射流，并发现约$10\%$的CR进入射流至少提高了$\simΓ^2$的能量的一个因素，其中$Γ$是射流的有效洛伦兹因子，与分析预期一致。此外，约$0.1\%$的CR经历两次或更多次注射，并实现远远超过$Γ^2$的增强。粒子通常被加速到Hillas极限，这表明即使在具有中等洛伦兹因子的活动星系核喷流中，$\textit{espresso}$机制也可能促进类银河CRs到UHECR，而不仅仅是在强大的耀变体中。最后，我们发现，在射流和茧中的环形磁场的符号控制的角分布的再加速粒子，导致UHECR发射，可能是准各向同性的或沿射流轴波束。这些发现有力地支持了活动星系核喷流中的$\textit{espresso}$加速度可以解释俄歇和望远镜阵列测量的UHECR光谱、化学成分和到达方向的观点。
2019-12-28 astro-ph.HE hep-ph
Electron transport with re-acceleration and radiation in the jets of X-ray binaries
本文研究了X射线二元射流中背景热电子通过湍流随机相互作用和激波碰撞的加速过程。通过考虑湍流磁化射流与起伏磁场和有序大尺度磁场的混合，数值求解沿射流轴向的输运方程，探讨了磁场湍流、电子注入、加速区位置和不同冷却速率等因素对加速效率的影响.结果表明：（1）喷流中主导湍流磁场的存在是背景热电子加速到相对论能量的必要条件; (2)电子的加速率取决于磁流体动力学湍流类型，其中具有硬斜率的湍流类型可以更有效地加速电子。(3)一个有效的加速区域应该位于距离中心黑洞$>10^3R_{\rm g}$处（$R_{\rm g}$是引力半径）。由于加速率与各种冷却率的竞争，背景热电子不仅获得了它们的能量的增加，而且它们的光谱被加宽超过给定的初始分布，形成类热分布。(4)本文所探讨的加速机制可以合理地提供解释微类星体高能$γ$射线观测所需的电子最大能量，但需要采用一些极端的参数来预测可能的极高能$γ$射线信号。
2017-10-02 astro-ph.HE
Relationship Between the Kinetic Power and Bolometric Luminosity of Jets: limitation from black hole X-ray binaries, active galactic nuclei, and gamma-ray bursts
喷流的动力学功率$P_{\rm jet}$和内禀热光度$L_{\rm jet}$之间的相关性可以揭示各种黑洞系统中的喷流物理。基于Nemmen等人（2012）的最新工作，我们重新研究了这种相关性与硬/静态黑洞X射线双星（BXB）和低光度活动星系核（LLAGN）的其他来源。新样本包括来自7个BXB和20个LLAGN的29组数据，其中$P_{\rm jet}$和$L_{\rm jet}$来自吸积喷流情景下准同时多波段光谱的光谱模拟。与以前的工作相比，光度的范围现在被扩大到超过$20$十年，即从$10^{31}{\rm erg/s}$到$10^{52}{\rm erg/s}$，这允许更好地约束相关性。一个值得注意的结果是，BXB和LLAGN中的喷流几乎遵循从耀变体和伽马射线暴（GRB）获得的相同$P_{\rm jet} - L_{\rm jet}$相关性。我们推导出的斜率指数分别是全样本的$1.03\pm0.01$、BXB子样本的$0.85\pm0.06$、LLAGN子样本的$0.71\pm0.11$和LLAGN-blazar子样本的$1.01\pm0.05$。单位附近的相关指数表明喷流效率与光度或动能无关。我们的研究结果可能进一步支持类似的物理过程存在于各种黑洞系统的喷流的假设。
2013-12-08 astro-ph.HE
Blazar nuclei in radio-loud narrow-line Seyfert 1?
根据射电平谱核和对变率的研究，有人认为某些射电强窄线塞弗特1包含相对论喷流。我们目前正在进行的调查的X射线和多波长特性的5无线电响亮NLS 1的基础上档案数据从斯威夫特和XMM牛顿的初步结果。一些源呈现出有趣的特征，对于射电宁静的窄线塞弗特1来说是非常不典型的，例如非常硬的X射线光谱，以及相关的光学和紫外变化。然而，没有一个研究的来源显示相对论性喷流的确凿证据。强烈建议用费米进行伽马射线观测，以明确决定相对论喷流的存在与否。
2009-01-01 astro-ph.HE
