Mass inflation in Eddington-inspired Born-Infeld black holes: analytical scaling solutions
我们利用齐次近似和电荷作为角动量的替代，研究了吸积Eddington激发的Born-Infeld黑洞的内部动力学。我们发现，有一个最低的吸积率低于质量膨胀不会发生，我们推导出这个阈值作为一个函数的基本规模的理论，吸积率，质量，和收费的黑洞的解析表达式。我们的结果清楚地表明，无论Eddington启发的Born-Infeld引力与广义相对论有多接近，总存在一个最小吸积率，低于该最小吸积率就没有质量暴胀。对于更大的吸积率，质量膨胀发生在黑洞内部，就像在广义相对论中一样，直到极快的密度变化使它突然结束。我们推导出解析标度解的值的能量密度和Misner-Sharp质量达到年底的质量膨胀作为一个函数的基本规模的理论，吸积率，质量，和收费的黑洞，并比较这些与相应的数值解。我们发现，除了不合理的高吸积率，我们的分析结果似乎提供了一个准确的描述内吸积爱丁顿启发玻恩-因菲尔德黑洞的均匀质量膨胀。
2016-02-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Thermal Deformations in Super-Eddington Magnetized Neutron Stars: Implications for Continuous Gravitational-Wave Detectability
Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University（北京大学科维理天文与天体物理研究所）；Department of Astronomy, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院天文学系）
本文研究了超埃ddington磁化中子星的热变形，计算了质量四极矩并估计了连续引力波振幅，表明此类中子星可能成为新的连续引力波源，为探测中子星 crust 和 accretion 物理提供机会。
2026-04-01 astro-ph.HE gr-qc
Inner Structure of Black Holes in Eddington-inspired Born-Infeld gravity: the role of mass inflation
利用齐次近似，以电荷作为角动量的替代，研究了Eddington启发的Born-Infeld引力中吸积黑洞的内部动力学，表明吸积对黑洞的内部结构有着巨大的影响.我们发现，不同于在广义相对论，有一个最小的吸积率低于质量膨胀不稳定性，驱动器的中心质量流密度指数高的值在极短的时间间隔内，不会发生。我们进一步表明，在这个阈值以上，质量暴胀发生在黑洞内部非常类似于在广义相对论中，但停止在最大能量密度，这是，在一般情况下，比基本的能量密度的理论。我们推测，其中一些结果可能是修正引力理论的共同特征，在这些理论中，在非常高的密度下，与广义相对论的显著偏差会显现出来。
2015-11-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Double Compton and Cyclo-Synchrotron in Super-Eddington Disks, Magnetized Coronae, and Jets
我们提出了一个扩展的广义相对论辐射磁流体动力学代码HARMRAD占发射和吸收的热循环同步加速器，双康普顿，韧致辐射，低温OPAL不透明度以及汤姆逊和康普顿散射。我们近似的辐射场作为玻色-爱因斯坦分布，并使用辐射数能量动量守恒方程，以跟踪光子硬化。我们进行各种模拟研究这些扩展如何影响磁逮捕磁盘在爱丁顿吸积超爱丁顿率的辐射特性。我们发现，双康普顿占主导地位的韧致辐射的磁盘半径$r\sim 15r_g$（引力半径）在一百倍的爱丁顿吸积率，并在较小的半径在较低的吸积率。双康普顿和回旋同步加速器调节日冕中的辐射和气体温度，而回旋同步加速器调节喷流中的温度。有趣的是，当吸积率下降到爱丁顿时，光学上薄的日冕发展，其气体温度$T\sim 10^9$ K是盘的黑体温度的$\sim 100$倍。我们的研究结果表明，双康普顿和同步加速器在超爱丁顿磁盘，磁化电晕，和射流的重要性。
2016-09-12 astro-ph.HE gr-qc
Observational discrimination of Eddington-inspired Born-Infeld gravity from general relativity
对中子星的直接观测可以告诉我们一个修正引力的印记。然而，由于中子星物质物态方程和引力理论的不确定性，通常很难求解简并度。在本文中，我们成功地找到了区别Eddington启发的Born-Infeld引力（EiBI）和广义相对论的观测可能性。结果表明，具有$0.5M_{sun}$的中子星的半径与${}^{208}$ Pb的中子皮厚度有很强的相关性，而这种相关性依赖于EiBI中的耦合常数.结果表明，利用$0.5M_{sun}$对中子星半径的直接观测和地面实验对${}^{208}$ Pb中子皮厚度的测量，不仅可以区分EiBI与广义相对论，而且可以估算EiBI中的耦合常数。
2014-04-22 astro-ph.HE nucl-th
ULXs as magnetized sub-Eddington advective accretion flows around stellar mass black holes
超亮X射线源（ULX）是由中等质量的黑洞还是由恒星质量的黑洞吸积而成的，一直困扰着我们。在这里，我们建议，在存在大尺度强磁场和不可忽略的垂直运动，ULX的亮度，特别是在其硬态，可以解释与亚爱丁顿吸积恒星质量黑洞。在2.5维磁化平流吸积流的框架中，磁张力起着传输物质的作用（相当于通过湍流粘性的粘性剪切），我们既不需要调用一个中等质量的黑洞，也不需要超级爱丁顿吸积。我们的模型解释了NGC 1365 X1/X2、M82 X42.3+59、M99 X1等处于硬幂律支配态的源。
2019-08-27 astro-ph.HE
Super-Eddington accretion discs with advection and outflows around magnetized neutron stars
本文提出了一个磁化中子星周围的超爱丁顿吸积盘模型，该模型考虑了热的平流和风的质量损失。该模型是半解析的，并预测吸积盘的所有基本物理特性的径向轮廓。磁层半径被发现作为一个本征值的问题。当内盘处于辐射压力主导的状态，但没有达到当地的爱丁顿极限，平流是温和的，磁层的半径依赖于吸积率弱。一旦接近当地爱丁顿极限，磁盘成为平流为主，磁层半径与质量吸积率的标度是类似的经典阿尔芬关系。考虑到风中的质量损失会导致磁层半径的增加。我们的模型可以应用于大量的磁化中子星吸积接近或超过其爱丁顿极限：超亮X射线双星，Be/X射线双星爆发，和其他系统。在我们的模型中，我们讨论了迄今为止已知的最亮的超亮脉冲星NGC 5907~X-1和经历过非常亮的超爱丁顿爆发的Be/X射线双星NGC 300~ULX-1的观测性质。
2019-02-12 astro-ph.HE
Super-Eddington Magnetized Neutron Star Accretion Flows: a Self-similar Analysis
本文通过自相似解研究超爱丁顿盘与磁化中子星磁层在薄边界层内的相互作用，给出磁层截断半径与阿尔文半径的比例关系，并表明该模型可用于解释超亮X射线双星等环境中的中子星吸积与自转演化。
2024-06-28 astro-ph.HE
Recipes for Jet Feedback and Spin Evolution of Black Holes with Strongly-Magnetized Super-Eddington Accretion Disks
本文通过广义相对论辐射磁流体动力学模拟，建立了磁化停滞盘吸积黑洞的磁化强度、喷流效率和自旋演化公式，揭示超爱丁顿吸积会驱使黑洞自旋趋向于零，对活动星系核反馈和宇宙学自旋演化具有重要应用价值。
2023-08-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Local fragmentation of thin disks in Eddington-inspired gravity
我们发现的Toomre的旋转薄盘的稳定性的Eddington启发的Born-Infeld（EiBI）重力的背景下，具有一个自由参数$χ$的广义版本。要做到这一点，我们使用弱场极限的理论，并找到色散关系的物质密度波的传播表面上的自引力和差分旋转磁盘。最后，我们找到了一个新的版本的Toomre的薄盘稳定性准则。我们证明了具有负$χ$的EiBI引力使所有旋转薄盘不稳定。另一方面，具有正$χ$的EiBI基本上可以抑制局部碎裂，并且对轴对称扰动具有稳定作用。更具体地说，我们表明，只有一个环仍然不稳定的表面上的磁盘。环的宽度直接取决于$χ$的大小。
2018-06-19 astro-ph.HE gr-qc
ULX collimation by outflows in moderately magnetized neutron stars
通过GRRMHD模拟发现，中等磁化中子星的超爱丁顿吸积外流可准直辐射，使表观光度达100爱丁顿，且弱磁场（10^10 G）比强磁场（10^11 G）更有利于产生超亮X射线源。
2025-02-17 astro-ph.HE
Ultra-luminous X-ray sources as magnetically powered sub-Eddington advective accretion flows around stellar mass black holes
为了解释超亮X射线源（ULX）异常高的光度和光谱性质，一些潜在的黑洞被认为是中等质量的，在几十到几百万太阳质量之间。事实上，长期以来一直存在一个问题，即黑洞的中程质量缺失。然而，由于一些ULX也被认为是中子星，因此它们不寻常的高亮度通常是由超艾丁顿吸积引起的。然而，所有的模型都是基于非磁化或弱磁化吸积。然而，有证据表明，恒星质量的黑洞周围的吸积盘/流中的磁场可能是百万高斯。这样一个磁制动吸积流理所当然地起着关键的作用，许多组合盘射流/流出系统的动力。在这里，我们表明，2.5维对流磁化吸积盘/流出系统周围的恒星质量黑洞的流动能量足以解释ULXs在其硬态的权力。因此，它们既不会有中等质量的黑洞，也不会有超级爱丁顿吸积体。我们认为，至少有一些ULX是围绕恒星质量黑洞的磁动力亚爱丁顿吸积体。
2018-08-30 astro-ph.HE
Super-Eddington accretion onto a magnetized neutron star
大多数超亮X射线源被认为是在爱丁顿极限以上吸积的物体。在最近发现的超亮X射线双星中，吸积星是一颗中子星，因此质量很小，爱丁顿极限也很小。这种天体周围的吸积盘结构会影响重要的观测量，如平衡周期、周期导数和磁层的大小。我们提出了一个模型，一个接近标准的吸积盘与磁层相互作用，只有在一个薄层附近的内盘边缘。我们的计算表明，磁层的大小可以表示为经典的阿尔文半径乘以无量纲因子$ξ$，它只取决于磁盘的厚度。在辐射压主导的盘的情况下，磁层的大小不依赖于质量吸积率。一般来说，增加圆盘厚度会导致以阿尔文半径为单位的更大磁层尺寸。对于足够大的质量吸积率和磁矩，不仅要考虑盘内的磁场压力和辐射压力，还要考虑吸积柱中靠近中子星表面产生的辐射压力。磁层的大小可能会增加多达两倍的影响，有关的磁盘厚度和辐射的中心源的结果。考虑到这些影响，对中子星磁矩的估计值降低了好几倍。
2017-03-20 astro-ph.HE
Radio emission from colliding outflows in high-mass X-ray binaries with strongly magnetized neutron stars
我们提出了一个玩具模型的无线电发射在HMXB与强磁化中子星（NS）的风碰撞区形成的NS流出和恒星风的大质量的同伴。射电辐射预计来自激波加速电子的同步辐射和恒星风的自由-自由辐射。我们发现，对于大多数参数，GHz光度（$L_R$）和吸积X射线光度（$L_X$）之间的关系可以写成$L_R \propto L_X^b$。当星风的热辐射在射电中占主导地位时，预计与X射线没有相关性（$b=0$）。我们通常发现亚爱丁顿X射线光度的相关性很陡（$b=12/7$），而超爱丁顿X射线光度的相关性较浅（$b=2(p-1)/7$），其中$p$是加速电子的幂律指数。最大预测射电亮度与NS性质无关，而取决于恒星风动量、双星分离距离和最小电子洛伦兹因子。使用贝叶斯方法，我们模拟了PDMATHAMT的无线电观测，涵盖了广泛的质量吸积率。我们的研究结果支持了在亚爱丁顿X射线光度下射电探测的激波起源。然而，没有物理上有意义的参数可以发现的超爱丁顿阶段的爆发，这表明一个不同的起源。未来使用更灵敏的仪器进行观测，可能会发现大量的HMXB，它们在无线电中具有强磁化的NS，从而可以确定$L_R-L_X$关系中的斜率，并将风碰撞情景投入测试。
2021-10-22 astro-ph.HE
Accreting, highly magnetized neutron stars at the Eddington limit: A study of the 2016 outburst of SMC X-3
我们研究了SMC X-3在2016年爆发期间的时间和光谱特征。在爱丁顿极限下探测高磁化中子星（NS）上的吸积。我们获得了SMC X-3的XMM-Newton观测结果，并将其与Swift的长期观测结果相结合。我们研究了源的时间和光谱行为，以及它的短期和长期演化。我们构建了一个简单的玩具模型，以深入了解SMC X-3的复杂发射模式。我们确认的脉冲周期的系统，由以前的作品，并注意到，脉冲有一个复杂的，三个峰值的形状。我们发现，脉冲发射是由硬光子为主，而在能量低于1 keV，发射几乎是非脉动。我们进一步发现，脉冲轮廓的形状和源光曲线的短期和长期演变可以通过调用“风扇”和“极性”光束的组合来解释。我们的光谱分析，揭示了两个组件的发射：硬功率定律和软热分量。我们发现，后者产生大量的非脉动发射，最有可能的结果是再加工的主要硬发射，光学厚的材料，部分掩盖了中央源。我们还检测到来自高度电离金属的强发射线。发射线的强度强烈地依赖于相位。的能量和时间的演变和形状的脉冲轮廓和长期的光谱演变的源是一致的预期的发射模式的吸积柱在超临界制度，而一个大的后处理区域的存在下是一致的分析先前研究的X射线天体在高吸积率观察。该区域的存在是一致的，最近提出的作品，表明高B NS占据了相当大的一部分ULXs。
2018-05-29 astro-ph.HE
Strongly Magnetized Super-Eddington Accretion: How Spin and Accretion Rate Regulate Energy Output and Mass Loss
The University of Hong Kong（香港大学）；The Hong Kong Institute for Astronomy and Astrophysics, The University of Hong Kong（香港大学天体物理研究所）；Center for Interdisciplinary Exploration & Research in Astrophysics (CIERA)（天体物理学跨学科探索与研究中心）；Université de Genève（日内瓦大学）；Gravitational Wave Science Center (GWSC), Université de Genève（日内瓦大学引力波科学中心）；University of Southampton（南安普顿大学）
通过32个广义相对论辐射磁流体动力学模拟，明确黑洞自旋与吸积率调控超爱丁顿磁化吸积的风损失率与能量输出效率，给出相关标度关系，为解释ULXs观测提供框架。
2026-08-03 astro-ph.HE
Radiative GRMHD simulations of accretion and outflow in non-magnetized neutron stars and ultraluminous X-ray sources
我们运行两个GRRMHD模拟的超爱丁顿吸积盘周围的黑洞和非磁化，非旋转的中子星。中子星是用反射内边界条件模拟的。在中子星模拟中，我们观察到在盘的内部区域形成了一个过渡层，这导致了比黑洞情况更大的质量流出率和更低的辐射光度。当从各个方向观察中子星的情况时，流动的球形化导致在爱丁顿值附近的无穷远处可观察到的光度，与黑洞的情况形成对比，其中当沿着盘轴观察时，发射的准直导致可观察到的光度高出约一个数量级。我们发现外流是光学厚散射，这将导致任何中子星在相应的ULX观测到的脉动模糊。
2018-06-06 astro-ph.HE
Shock-free super-Eddington accretion onto magnetized neutron star
Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
本文研究磁化中子星在吸积柱高度超过磁层半径时的无激波超爱丁顿吸积，构建了完全亚声速的半解析解，并通过模拟验证，提出此类模式可解释非脉冲超亮X射线源。
2026-09-24 astro-ph.HE
Super-Eddington Emission from Accreting, Highly Magnetised Neutron Stars with a Multipolar Magnetic Field
脉冲超亮X射线源（PULX）的特征在于极大的光度（$ > 10^{40} \text{erg s}^{-1}$）。虽然有一个普遍的共识，它们拥有一个吸积，磁化中子星（NS），如何产生光度$> 100$乘以爱丁顿极限，$L_E$，太阳质量的物体的问题仍然存在争议。一个有希望的解释依赖于在强磁场存在下不透明度的减少，这使得局部通量比爱丁顿通量大得多。然而，避免螺旋桨效应的发生可能是一个严重的问题。在这里，我们重新考虑柱吸积到一个高度磁化NS的问题，通过放松假设一个纯偶极场，并允许更复杂的磁场拓扑结构，延长以前发表的计算。我们发现最大亮度主要由NS表面附近的磁场强度决定。我们还研究了决定吸积柱几何形状和出射光度的其他因素，例如对控制盘-磁层边界吸积流的参数的假设。我们的结论是，一个强磁化NS与$\sim 10^{13} \text{G}$的偶极分量，$\sim10^{14} \text{G}$的八极分量和自旋周期$\sim1 \text{s}$可以产生亮度的$\sim 10^{41} \text{erg s}^{-1}$，而避免螺旋桨制度。我们将我们的模型应用到两个脉冲星，NGC 5907 ULX-1和NGC 7793 P13，并讨论如何解释它们的光度和自旋周期率在不同的配置，无论是有或没有多极磁性组件。
2021-04-13 astro-ph.HE
Efficiency of Super-Eddington Magnetically-Arrested Accretion
研究了磁制动盘中超爱丁顿吸积黑洞的辐射效率，其中磁制动盘附近的磁通量达到饱和。我们的三维广义相对论辐射磁流体动力学（GRRMHD）的自旋BH（自旋$a/M=0.8$）吸积在$\sim 50$倍爱丁顿显示总效率$\sim 50\%$时，时间平均和总效率$\gtrsim 100\%$的时刻。旋转BH附近的磁通量产生的磁压缩导致了一个薄圆盘，其辐射通过磁化风的平流以及通过布兰德福德-兹纳耶克（BZ）喷流创建的低密度通道的传输逸出。由于光学厚辐射对磁力线的惯性加载，BZ效率是次优的，导致BZ效率在地平线上为$\sim 40\%$，BZ效率通过风的吸收为$r\sim 400r_g$（引力半径）为$\sim 5\%$。重要的是，辐射逃逸在$r\sim 400r_g$与效率$η\approx 15\%$（亮度$L\sim 50L_{\rm Edd}$），类似于$η\approx 12\%$的Novikov-Thorne薄盘和超过$η\lesssim 1\%$看到在以前的GRRMHD模拟或薄盘理论。我们的模拟显示如何BH自旋，磁场和喷流质量加载影响辐射和喷流效率的超爱丁顿吸积。
2015-08-10 astro-ph.HE gr-qc
Generating Rotating Spacetime in Ricci-Based Gravity: Naked Singularity as a Black Hole Mimicker
由于在广义相对论和修正的引力理论中缺乏由物质引起的旋转解，我们将最近发现的最小爱因斯坦标量理论的精确旋转解扩展到与Eddington激发的Born-Infeld标量场耦合的Born-Infeld引力中。这是完成了一个完善的映射的解决方案之间的里奇基于Palatini理论的重力和广义相对论的实施。新的解决方案是参数化的标量电荷和Born-Infeld耦合常数除了质量和自旋的紧凑的对象。与映射前的时空相比，我们发现Born-Infeld尺度下的高能修改能够抑制但不能消除原始裸零奇点的曲率发散。根据玻恩-因菲尔德耦合常数的符号，这些修改甚至可能会引起一个额外的类时奇点外部的零。尽管如此，在映射之前和之后的裸奇点都能够投射阴影，并且作为映射关系的结果，它们的阴影在赤道平面上被远处的观察者看到是相同的。尽管标量场导致阴影的外观具有一定的扁率，其左右端点保持固定，阴影轮廓的封闭性条件对标量荷的绝对值设置了一个小的上限，这导致阴影的观测特征非常类似于克尔黑洞的特征。
2021-03-16 astro-ph.HE gr-qc hep-th
H-AMR FORGE'd in FIRE I: Magnetic state transitions, jet launching and radiative emission in super-Eddington, highly magnetized quasar disks formed from cosmological initial conditions
本研究将宇宙学初始条件下形成的高磁化类星体吸积盘系统重映射到H-AMR代码开展三维模拟，发现盘内区发生磁态转变，驱动强风与相对论喷流，吸积率达5倍爱丁顿极限，辐射特征符合类星体观测结果。
2025-01-13 astro-ph.HE
GR-RMHD Simulations of Super-Eddington Accretion Flows onto a Neutron Star with Dipole and Quadrupole Magnetic Fields
本文通过GR-RMHD模拟研究磁化中子星超爱丁顿吸积流，揭示偶极与四极磁场分别导致磁极吸积柱和赤道带状吸积流，并据此约束Swift J0243.6+6124的磁场结构。
2024-10-23 astro-ph.HE
Role of magnetically dominated disc-outflow symbiosis on bright hard-state black hole sources: ultra-luminous X-ray sources to quasars
我们目前的磁化，对流盘流出共生周围黑洞（BH）的光学薄的解决方案。主要目的是解释明亮的，硬态观测吸积系统与恒星质量超大黑洞。根据热力学热力学第一定律，在熵梯度中考虑了磁场和辐射对能量平流的影响。冷却过程包括韧致辐射、同步辐射和逆康普顿化过程。我们的主要任务之一是解释超亮X射线源（ULX）的一些长期存在的问题。现有的物理方案来解释他们不寻常的高光度是存在的失踪类的中等质量BH（IMBH），或超爱丁顿吸积周围的恒星质量BH。然而，大多数具有陡峭幂律谱的ULX可以很好地用超爱丁顿吸积来解释，而IMBH的存在确实存在广泛的争议。然而，对具有硬幂律主导状态的ULX的解释仍然是神秘的。在这里，我们表明，我们的磁占主导地位的磁盘流出的共生体周围快速旋转的恒星质量黑洞可以实现这样大的光度，即使亚爱丁顿吸积率。平流外区的磁场大于相应的爱丁顿极限。由于磁通冻结，这种场在BH附近通过连续的吸积过程而动态地占主导地位，但保持其爱丁顿极限。这种独特的场配置增强了同步加速器和同步加速器自康普顿化过程，以实现非常大的光度。通过同样的机制，我们对超大质量黑洞的解可以解释超亮类星体异常大的光度。
2020-04-22 astro-ph.HE gr-qc
Born-Infeld magnetars: larger than classical toroidal magnetic fields and implications for gravitational-wave astronomy
磁星是中子星，呈现出X射线和软伽马射线的爆发和爆发，可以通过非常大的磁场来理解。因此，非线性电动力学应考虑到这样的紧凑系统的更准确的描述。我们在理想磁流体动力学的背景下进行研究，并实现我们的分析，著名的Born-Infeld（BI）电磁的情况下，以提出一些天体物理后果。在这里，我们专注于环形磁场的动机已经知道磁星与低偶极磁场和他们的预期相关性，在高度磁化的恒星。我们表明，BI电动力学导致较大的环形磁场相比，麦克斯韦电动力学。因此，人们应该期待更高的生产引力波（GW），甚至更多的能量巨大的耀斑从非线性恒星。考虑到当前对BI尺度场、大耀斑能量和磁星磁场的约束，我们还发现磁星椭圆度的最大值应为$10^{-6}-10^{-5}$。此外，BI电动力学可能导致从磁星辐射的GW能量的阶数$10\%-20\%$的最大增加，而对于其他物理激励的情况可能会出现更大的百分比。因此，随着GW探测器的改进，在不久的将来也可能探索电磁学的非线性理论。
2018-04-26 astro-ph.HE astro-ph.SR
Atmosphere of strongly magnetized neutron stars heated by particle bombardment
强磁化的中子星（如磁星）的磁层可以维持大的电流。带电粒子返回表面时具有大的洛伦兹因子，产生粒子轰击。本文研究了强磁化中子星在粒子轰击加热条件下的辐射输运。在爱丁顿近似下，考虑了强磁场引起的极化效应，求解了灰色大气的辐射转移方程。该解决方案显示了热外层和低（均匀）温度大气内部的形成。这表明出射光谱可以由单个黑体描述，可能形成光学/红外过量（低于约1 eV）。我们还发现，偏振强烈依赖于粒子轰击的亮度和穿透长度。因此，从活跃的来源，如瞬态磁星，其中的光度减少了几个数量级的热辐射，可能会显示出显着变化的偏振模式在爆发下降。我们的研究结果可能是相关的，在未来的X射线偏振任务，如IXPE和eXTP。
2018-11-20 astro-ph.HE
Variable opacity and accretion-column regimes of magnetized neutron stars
Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
本文研究磁化中子星吸积柱的不同状态，提出确定临界吸积率的方法，并发现有效冷却与对流解共存区域，其振荡可能与观测到的准周期振荡相关。
2026-09-24 astro-ph.HE
NuSTAR J095551+6940.8: a highly magnetised neutron star with super-Eddington mass accretion
在M82中发现的超亮X射线源（ULX）X-2是一颗吸积脉冲星，这对ULX的一个子集的性质有了新的认识，同时也对超级爱丁顿吸积的性质提出了新的问题。在这里，通过数值求解的扭矩方程的吸积脉冲星的框架内的磁吸积盘的情况下，我们表明，三类解决方案，对应于不同的值的磁场，数学上是允许的。我们认为，最高的磁场之一，对应于B $\sim 10^{13}$ G，有利于基于物理考虑和所观察到的属性的源。特别地，这是唯一的解决方案，其可以解释所观察到的$\dot{P}$的变化（在四个时间间隔上），而不需要$\dot{M}$的重大变化，这将与源在相同时间期间的近似恒定的X射线发射不一致。对于这个解决方案，我们发现，源只能容纳中等量的光束，0.5 $\lesssim b < 1$。最后，我们表明，亮度的上限，L $_X < 2.5 \times 10^{38}$ erg s $^{-1}$从档案观测，是一致的，与高度磁化的中子星在推进器阶段在那个时候。
2015-01-23 astro-ph.HE
Magnetized Accretion Disks with Outflows for Changing-look AGNs
本研究基于数值模拟探讨磁压主导吸积盘结合外流对CL-AGNs快速变异性的解释，发现其可显著缩短吸积时标，为观测现象提供理论支撑。
2023-09-08 astro-ph.HE
Comparing the Accretion Disk Evolution of Black Hole and Neutron Star X-ray Binaries from Low to Super-Eddington Luminosity
低质量X射线双星（LMXB）是一个低质量伴星通过罗氏瓣溢出将质量转移到黑洞或弱磁化中子星上的系统。我们认为，固体表面和NS的磁场都可以影响吸积流，并显示出一些可观察到的效果。利用盘发射的优势数据，我们比较了两类系统从低光度到超爱丁顿光度的盘演化。当光度降低时，NS LMXB 4U 1608 - 522中的盘开始以高得多的光度（$\sim$ 0.1 $L_{\mathrm{Edd}}$）离开最内稳定圆轨道（ISCO），而BH LMXB的光度低得多（$\sim$ 0.03 $L_{\mathrm{Edd}}$），这是由于NS磁层和吸积流之间的相互作用。然而，当光度增加到临界光度以上时，BH和NS LMXB中的吸积盘遵循相同的演化模式，因为磁层被限制在ISCO内部，然后NS表面发射和（偶极）磁场都不会显著影响吸积盘的长期演化，这是由内部区域增加的辐射压力驱动的。我们进一步认为，NS表面发射提供了额外的信息吸积盘，在BH系统中不提供。通过观测到的NS面辐射，我们认为盘的厚度$H/R$小于$0.3-0.4$，并且在Eddington光度附近存在明显的盘内边缘外流.
2011-07-26 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
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
Supercritical Accretion onto a Non-Magnetized Neutron Star: Why is it Feasible?
为了理解为什么超临界吸积在中子星上是可行的，我们仔细研究吸积流动力学的2.5维广义相对论（GR）辐射磁流体动力学（RMHD）模拟，比较吸积到非磁化中子星（NS）和黑洞（BH）的情况。超临界黑洞吸积相对容易，因为黑洞可以吞噬多余的辐射能量，因此辐射通量可以在其附近向内。这种机制对于具有固体表面的NS永远不起作用。事实上，我们发现辐射力总是向外的。相反，我们发现由于强辐射压力驱动的外流，质量吸积率显着降低。辐射通量$F_\mathrm{rad}$是自调节的，使得辐射力与重力和离心力的总和平衡。即使当辐射能量密度远远超过爱丁顿光度$E_\mathrm{rad} \simeq F_\mathrm{rad}τ/c> 10^2 L_\mathrm{Edd}/(4πr^2 c)$的预期值时，辐射通量也总是保持在一定值以下，这使得有可能不将所有气体从盘上吹走。这些效应使超临界吸积成为可能。我们还发现，一个沉降区，吸积显着减速辐射垫，周围NS表面形成。在沉降区，辐射温度和质量密度分别大致遵循$T_\mathrm{rad} \propto r^{-1}$和$ρ\propto r^{-3}$。黑洞周围没有沉降区，物质可以直接被黑洞以超音速吞噬。
2017-12-06 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
An Ultraluminous X-ray Source Powered by An Accreting Neutron Star
超铝X射线源（ULX）是位于附近星系中的非核点源，其X射线亮度超过了恒星质量黑洞的理论最大球形入口（爱丁顿极限）。它们的光度范围从$10^{40}$ erg s $^{-1} < L_X$（0.5 - 10 keV）$<10^{40}$ erg s $^{-1}$。由于更高的质量意味着亮度与各向同性爱丁顿极限的极端比率较低，因此理论模型主要关注黑洞而不是中子星系统。最具挑战性的解释来源是那些在发光端（$L_X$ > $10^{40}$ erg s $^{-1}$），这需要黑洞质量MBH >50太阳质量和/或显着偏离标准薄盘吸积，为明亮的银河系X射线双星提供动力。在这里，我们报告宽带X射线观测星系M82的核区域，其中包含两个明亮的ULX。观测结果表明，脉动的平均周期为1.37秒，正弦调制为2.5天。脉动是由磁化中子星的旋转引起的，而调制则是由它的双星轨道引起的。单独的脉冲通量对应于$L_X$（3 - 30 keV）= $4.9 \times 10^{39}$ erg s $^{-1}$。脉动源在空间上与变量ULX重合，变量ULX可以达到$L_X$（0.3 - 10 keV）= $1.8 \times 10^{40}$ erg s $^{-1}$。这种关联意味着对于一个1.4太阳质量的天体来说，它的亮度是爱丁顿极限的100倍，或者说比任何已知的吸积脉冲星都亮10倍以上。这一发现意味着中…
2014-10-14 astro-ph.HE
Radiation GRMHD Simulations of the Hard State of Black Hole X-ray Binaries and the Collapse of a Hot Accretion Flow
我们提出了全球辐射GRMHD模拟强磁化吸积到一个旋转，恒星质量的黑洞在亚爱丁顿率。使用频率相关的蒙特卡罗程序康普顿散射，我们自洽地发展的离子-电子流体和它的辐射场的两个温度的描述。对于爱丁顿比$L/L_{\rm Edd} \gtrsim 10^{-3}$，从热康普顿化到$\simeq 100$ keV的截止，出现的光谱形成明显的幂律形状，这是黑洞X射线二元系统的硬光谱状态的特征。在这些亮度下，辐射效率高（$\approx 24\%$），并导致磁场在动态上重要的较密集的中平面区域。对于$L/L_{\rm Edd} \sim 10^{-2}$，我们的热吸积流似乎经历热失控和崩溃。我们的模拟表明，热吸积流可以辐射效率，并提供了一个估计其最大光度。
2021-09-13 astro-ph.HE
Continuous Gravitational Waves from Thermo-Elastic Mountains in Ultraluminous X-ray Pulsars
Lanzhou Center for Theoretical Physics, Key Laboratory of Theoretical Physics of Gansu Province, Key Laboratory of Quantum Theory and Applications of MoE, Gansu Provincial Research Center for Basic Disciplines of Quantum Physics, Lanzhou 730000, China（兰州理论物理中心，甘肃省理论物理重点实验室，教育部量子理论与应用重点实验室，甘肃省量子物理基础学科研究中心）；Institute of Theoretical Physics & Research Center of Gravitation, School of Physical Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China（兰州大学物理科学与技术学院理论物理与引力研究中心）；Department of Astronomy, School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China（北京大学物理学院天文学系）；Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University, Beijing 100871, China（北京大学科维理天文与天体物理研究所）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China（中国科学院国家天文台）
本研究探讨超亮X射线脉冲星中磁致热弹性山脉产生的连续引力波，发现强磁场下非线性热传输增强四极矩，快速旋转的银河系ULXPs可能成为下一代探测器的目标。
2026-10-06 astro-ph.HE
Radio monitoring of transient Be/X-ray binaries and the inflow-outflow coupling of strongly-magnetized accreting neutron stars
强磁化（$B\geq10^{12}$ G）吸积中子星（NS）是研究固体表面物体发射喷流的主要目标;而经典的喷流发射模型预测，这样的NS不能发射喷流，最近的观察和模型认为，否则。瞬变Be/X射线二进制（BeXRB）是关键的实验室探测这个探索不足的参数空间射流形成。在这里，我们提出了三个BeXRB在四个爆发的协调监测活动：巨型爆发的SAX 2103.5+4545，1A 0535+262，和GRO J1008-57，以及后者的I型爆发。我们在20次观测中的10次观测中获得了1A 0535+262的无线电探测，而其他目标在$20$ - $50$ $μ$ Jy的典型限制下仍未被探测到。1A 0535+262的射电光度与其演化的X射线光度正相关，并占据了$L_X$ - $L_R$平面的一个区域，延续了之前对BeXRB Swift J0243.6+6124观察到的相关性。我们测量了一个BeXRB $L_X$ - $L_R$耦合指数$β= 0.86 \pm 0.06$（$L_R \propto L_X^β$），类似于NS和黑洞低质量X射线二进制测量的指数。引人注目的是，偶联的$L_R$标准化分别比那两个比较样品低$\sim 275$和$\sim 6.2\times10^3$倍。我们的结论是，喷流排放可能占主导地位，在巨大的爆发的主峰，但只有在目前的无线电灵敏度附近或超级爱丁顿系统检测。我们讨论了这…
2022-08-31 astro-ph.HE
Ultraluminous X-ray sources as neutrino pulsars
中子星吸积光度的经典极限由爱丁顿光度给出。磁化中子星吸积的先进模型解释了磁约束吸积柱的出现，并允许吸积光度比爱丁顿值高几十倍。然而，最近在NGC 5907中发现的来自超铝X射线源（ULX）的脉动表明，吸积光度可以超过爱丁顿值高达500倍。我们提出了一个模型来解释NGC 5907中ULX-1的观测性质，而没有任何特别的假设。我们表明，吸积柱在极端光度成为平流。在小的几何体积内的巨大能量释放和平流导致在吸积柱的底部非常高的温度，这需要考虑由于中微子发射的能量损失，这可能比辐射能量损失更有效。我们发现，总光度的质量吸积率以上$10^{21}\,{\rm g\,s^{-1}}$是由中微子发射类似的情况下，核心坍缩超新星。我们认为，吸积率测量的基础上检测到的光子光度的情况下，明亮的ULX供电的中子星可以在很大程度上被低估，由于强烈的中微子发射。最近在星系NGC 5907中发现的脉动ULX-1，其光子光度为$\sim 10^{41}\,{\rm erg\,s^{-1}}$，预计在中微子中更亮，因此是第一颗已知的中微子脉冲星。
2018-02-22 astro-ph.HE
Simulations of Magnetized Disks Around Black Holes: Effects of Black Hole Spin, Disk Thickness, and Magnetic Field Geometry
由Novikov和Thorne（NT）于1973年提出的黑洞周围极薄吸积盘的标准广义相对论模型假设剪切应力在最内层稳定圆轨道（ISCO）半径处消失，而在ISCO之外，剪切应力由有效湍流粘性产生。然而，天体物理学的吸积盘并不是非常薄，在ISCO处剪切应力是否必然消失还不确定，而被认为驱动盘中湍流的磁场可能包含大尺度结构，其行为不像简单的局部标量粘度。我们描述了三维广义相对论磁流体动力学模拟的吸积盘周围的黑洞的自旋参数的范围内，我们使用的模拟来评估NT模型的有效性。我们的基准初始磁场由多个（交替极性）极向场回路，其形状是大致各向同性的磁盘，以匹配各向同性的湍流预期在极向平面。对于长宽比为|H/R| ~ 0.07，我们发现吸积比角动量相对于NT模型减少了2.9%，ISCO内部的过剩光度为3.5%。在自旋黑洞的情况下，偏差也是同样的量级。此外，偏差随着减小而减小|H/R|.因此我们得出结论，在热/高软谱态下，x射线双星中磁化薄吸积盘应该可以用NT模型很好地描述，特别是当光度低于30%爱丁顿时，我们预计吸积盘的厚度很小|H/R| <~ 0.05。我们还讨论了应力和亮度内的ISCO依赖于假设的初始磁场几何形状。（节略）
2010-06-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
An Analytic Model For Magnetically-Dominated Accretion Disks
California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Otago（奥塔哥大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of Toronto（多伦多大学）；Harvard University（哈佛大学）；Flatiron Institute（平坦研究所）；Northwestern University（西北大学）；Wesleyan University（卫斯理安大学）
本文提出了一种解析模型，用于描述磁主导吸积盘的自洽性和引力稳定性，该模型在合理假设下仅由边界条件指定，并与模拟结果一致。
2024-03-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
