Confronting observations of VHE gamma-ray blazar flares with reconnection models
已经提出了几种模型来解释在耀变体中观察到的快速伽马射线变化，但其起源仍然存在争议。一种情况是磁重联，这是一个可以有效地将磁能转换为在重联层中加速的相对论粒子能量的过程。在我们的研究中，我们将最先进的粒子模拟结果与极高能（VHE，E > 100 GeV）伽马射线的耀变体观测结果进行了比较。我们的目标是测试我们的模型预测的快速伽马射线的变化与数据和约束的参数空间的模型，如磁场强度的未连接的等离子体和重联层的方向在blazar喷流。为了进行第一次比较，我们使用了2013年MAGIC和VERITAS望远镜观测到的Mrk 421的VHE伽马射线光变曲线。模拟的VHE光变曲线是使用Mrk 421的可观测参数生成的，如喷流功率，体洛伦兹因子和喷流视角，并作为真实数据进行采样。我们的研究结果为未来与下一代切伦科夫望远镜的模型到数据比较铺平了道路，这将有助于进一步限制不同的可变性模型。
2021-09-17 astro-ph.HE
Collision-induced magnetic reconnection and a unified interpretation of polarization properties of GRBs and blazars
伽马射线暴（GRB）和Blazar的喷流成分和能量耗散机制一直是人们尚未完全理解的基本问题。一个合理的模型是解释的$γ$射线辐射的伽玛暴和光发射的耀变体的同步辐射的电子加速从碰撞引起的磁耗散区的坡印亭通量占主导地位的喷流。偏振观测值是检验该模型的一个重要而独立的信息。基于我们最近的3D相对论MHD模拟的碰撞诱导磁耗散的磁为主的斑点，在这里，我们执行的偏振特性的辐射在耗散区的计算和应用的结果来模拟的偏振观测数据的伽玛暴瞬发辐射和耀变体光学辐射。结果表明，同一个数值模型在不同的输入参数下可以很好地模拟GRB和Blazar的观测数据，特别是GRB 100826 A的$90^{\circ}$偏振角变化和Blazar 3C279的$180^{\circ}$ PA摆动。这支持了一个统一的模型，伽玛暴和耀变体喷流，这表明碰撞引起的磁重联是一个共同的物理机制，以权力的相对论性喷流发射的事件有非常不同的黑洞质量。
2016-03-21 astro-ph.HE
Quantitative comparisons of VHE gamma-ray blazar flares with relativistic reconnection models
本研究通过粒子网格模拟与Mrk 421甚高能耀发观测的定量比较，约束了磁重联模型参数，偏好0.1 G磁场、大视角和错位层取向，为多普勒危机提供候选解释。
2023-08-11 astro-ph.HE
Radiation and Polarization Signatures from Magnetic Reconnection in Relativistic Jets--I. A Systematic Study
耀变体是从超大质量黑洞中流出的相对论性磁化等离子体，它们非常接近我们的视线。它们的发射是非热主导的，并且在整个电磁波谱中高度可变。相对论性磁重联被认为是耀变体耀斑中粒子加速的驱动因素。虽然最近的粒子模拟已经自洽地研究了其中的磁重联和粒子加速的演化，但由此产生的辐射特征尚未被系统地探索。特别是，极化签名，这直接反映了特征强动态磁场演变过程中的重联，没有仔细研究。本文基于PIC和偏振辐射传输模拟，系统地研究了Blazar中磁重联引起的辐射和偏振特征。我们确定了一个更难时，更明亮的光谱演变的趋势。此外，在同步加速器光谱分量中，高频带往往比低频带更早地闪烁。最重要的是，极化信号随着频率的增加而变化。我们发现，时间偏振变化强烈地依赖于引导场强度。特别是，重联与显着的引导场分量导致非常高的偏振度，矛盾的典型blazar观测，而大的偏振角旋转是独特的签名磁重联之间的几乎反平行的磁场线。这些旋转至少是$90^o$，并且可以扩展到$>180^o$，并且它们可以在两个方向上旋转。这些结果意味着具有大偏振角旋转的耀变体本质上具有更接近反平行的磁场形态。
2020-08-21 astro-ph.HE
The Feasibility of Magnetic Reconnection Powered Blazar Flares from Synchrotron Self-Compton Emission
在活动星系核的耀变体子类中，在分钟时间尺度上观察到了数量级的变化。这些高能耀斑往往是难以解释的冲击加速模型，由于小尺寸的推断发射区，与最近的粒子在细胞（PIC）模拟显示，磁重联是一个有前途的替代机制。在这里，我们提出了一个宏观的发射模型的物理动机的PIC模拟，粒子加速的能量来自于重联磁场。我们跟踪的径向增长和相对速度的重新连接等离子体团，建模粒子加速和辐射损失同步加速器和同步自康普顿（SSC）的排放。为了测试磁重联作为快速blazar耀斑背后机制的可行性，我们同时将我们的模型拟合到从BL Lacertae的2016 TeV耀斑观察到的光变曲线和SED。我们发现，一般情况下，不考虑外部光子，重新连接等离子体团是无法产生康普顿占主导地位的TeV耀斑，因此不能重现的意见，由于生产过剩的同步辐射。此外，有问题的大等离子体团，相当于整个喷流半径的大小，需要发射足够的SSC伽马射线被观察到。然而，我们的等离子体团模型可以重现快速TeV的耀斑光曲线，表明重连能够产生快速，强大的TeV耀斑在观察到的时间尺度。我们的结论是，虽然重联可以产生正确的时间尺度上的SSC耀斑，TeV排放的主要来源不能SSC和所需的等离子体团的大小可能是令人难以置信的大。
2019-06-11 astro-ph.HE
The role of dissipation distance on reconnection-driven multi-messenger signals from blazar jets
本文通过数值模拟研究了距超大质量黑洞不同距离的磁重联对耀变体喷流多信使辐射的影响，发现不同距离的主导辐射机制不同，且中微子产生效率在宽线区上游最高，为Fermi观测结果提供了合理解释。
2025-07-11 astro-ph.HE
Radiative relativistic turbulence as an in situ pair-plasma source in blazar jets
本研究探讨了耀变体喷流中磁化辐射相对论湍流如何通过高能光子吸收产生正负电子对，揭示了粒子加速与辐射冷却达到平衡的新机制，为理解喷流物质组成提供了重要联系。
2025-04-01 astro-ph.HE physics.plasm-ph
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
Relativistic Jets of Blazars
活动星系核的相对论喷流已经存在了100年。喷流指向我们视线附近的耀变体是宇宙中变化最大和最极端的天体之一，它们的辐射从无线电到极高能量的伽马射线。在这篇综述中，我们从观测的角度讨论了耀变体的相对论性喷流，主要目的是讨论如何利用观测来约束理论模型。我们涵盖了一系列的主题，从多波长观测到成像的射流，特别强调目前在该领域的开放问题。
2020-08-15 astro-ph.HE
Powers and Magnetization of Blazar Jets
在这项工作中，我审查的观测约束施加在类星体喷流的能量和磁化，在理论预期的背景下。讨论的重点是关于射流产生效率，物质含量和粒子加速的问题。我表明，如果电子-正电子对质子的比例是$15$的顺序，因为需要实现协议之间的喷流功率计算使用耀变体光谱拟合和计算使用射电瓣量热法，耀变体喷流的磁化平谱射电类星体（FSRQ）必须是显着的。这一结果有利于粒子加速的重联机制，并解释了经常观察到的耀变体光谱的大康普顿优势，而不需要假设非常低的喷流磁化。
2016-09-13 astro-ph.HE
Multi-messenger emission from magnetic reconnection in blazar jets: the case of TXS 0506+056
该研究构建无外部软光子的轻子—强子模型，模拟耀变体喷流内湍流磁重联加速粒子，并解释 TXS 0506+056 在2017年多信使耀发中的中微子与VHE伽马射线约6.4天延迟。
2025-02-14 astro-ph.HE
TeV gamma-ray spectral spikes produced by magnetic reconnection in blazar jets: the case of the 2014 high state of Markarian 501
Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas（巴西中央物理研究中心）；Universidade de São Paulo, Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas（圣保罗大学天文、地球物理与大气科学研究所）；Instituto Mexicano del Petróleo (IMP)（墨西哥石油研究所）
研究通过磁重联驱动的双轻子辐射区模型，解释了2014年Markarian 501耀发期间观测到的TeV谱峰与X射线增强的关联现象。
2026-05-30 astro-ph.HE
A Model of Polarisation Rotations in Blazars from Kink Instabilities in Relativistic Jets
本文提出一个简单的耀变体光学薄喷流偏振旋转模型。该模型是基于螺旋（扭结）模式的电流驱动的不稳定性的发展。一个可能的解释，建议在耀变体的偏振旋转和光学/伽马射线耀斑之间的观测连接，如果电流驱动的模式触发的长期增加的总喷流功率。证明了固有去极化在限制相干偏振旋转振幅中的重要性。因此，偏振旋转幅度是非常敏感的视角，这似乎是不一致的观测估计的视角耀变体显示偏振旋转。总的来说，用电流驱动的扭结模式来解释耀变体中的大振幅偏振旋转存在严重的障碍。
2017-11-02 astro-ph.HE
Energy-Dependent Polarization Angle Variability as a Robust Diagnostic for Blazar Flaring Mechanisms
University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；Washington University in St Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）；Los Alamos National Lab（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；New Mexico Consortium（新墨西哥联盟）
研究通过分析偏振角变异性标准差的能量依赖性，揭示了活动星系核耀斑机制的差异，发现磁重联和磁化湍流对偏振角变异性有不同影响，为高能天体物理提供了新的诊断工具。
2026-04-29 astro-ph.HE
Toy model for the acceleration of blazar jets
内容：从理论和观测的角度来理解天体物理喷流的加速机制一直是一项繁琐的工作。尽管近年来取得了一些突破，但在各方面，我们仍然缺少一个全面的天体物理喷流加速模型。目的：在这项工作中，我们试图构建一个简单的玩具模型，可以解释几个观测和理论结果，并允许我们探测blazar喷流的不同方面，通常无法观测。研究方法：我们使用玩具模型和文献中的洛伦兹因子估计来约束blazar的黑洞自旋和外压梯度分布。结果如下：结果表明：（1）该模型能再现由观测独立推断的M87喷流的速度、自旋和外压梯度，（2）耀变体中存在高自旋的黑洞，其中99%的BL Lac天体和80%的平谱射电类星体的自旋a>0.6;（3）BL Lac天体与平谱射电类星体的二分法可能与它们各自的吸积速率有关。利用该模型计算了75颗blazar星的自转和外压梯度。
2018-05-14 astro-ph.HE
Blazar jets launched with similar energy per baryon, independently of their power
最极端的活动星系核是射电活跃的星系核，其相对论性喷流在我们视线附近传播。这些天体首先根据其发射线特征分为平谱射电类星体（FSRQs）和BL Lacertae天体（BL Lacs）。最近，观测揭示了这些物体之间的一种趋势，称为\emph{blazar sequence}，以及观测到的功率和同步加速器峰值频率之间的反相关性。在目前的工作中，我们提出了一个相当简单的想法，可以解释整个blazar人口：所有的喷流都是以类似的能量发射的，每个重子，独立于它们的功率。在FSRQs的情况下，最强大的喷流，设法加速到高体积洛伦兹因子，正如在无线电中观察到的那样。因此，它们在发射区具有相当适度的磁化，导致磁重联注入陡峭的粒子能量分布，从而在$γ$射线中形成陡峭的发射光谱。对于较弱的喷流，即BL Lac，相反的情况成立;即，喷流不能获得非常高的体洛伦兹因子，导致更多的磁能可用于非热粒子加速，以及在频率$\gtrsim$ GeV处的更硬的发射光谱。在这种情况下，我们恢复所有可观察到的性质的耀变体与我们的模拟，包括\emph{blazar sequence}模型与轻度重子加载（$50 \lesssim μ\lesssim 80$）。因此，这种解释的耀变体人口，严格约束的能量每重子耀变体喷流，无论其吸积率。
2021-01-06 astro-ph.HE
Blazar jets as possible sources of ultra-high energy photons: a short review
在这项工作中，我提出了一个定性的讨论在耀变体中产生超高光子的前景。这些源是活动星系核的一个子类，它拥有超大质量黑洞，并向星系际介质发射相对论性喷流。kpc尺度的喷流被认为是由坡印廷通量主导的，并且构成了最有效的宇宙粒子加速器之一，其潜在地能够将粒子加速到EeV能量。最近IceCube探测到的天体物理中微子发射与Tev blazar TXS 0506 + 056的增强γ射线一致，进一步支持了blazar发射的强子模型，其中粒子加速过程，如相对论冲击，磁重联和相对论湍流可以激发强子，例如。G.质子，高达相当于数十亿洛伦兹因子的能量。随后的光-介子过程可能会产生伴随着中微子流的伽马射线。此外，耀变体是观测到的TeV辐射的主要来源，这一事实鼓励我们寻找加速场景的签名，这将导致超高能光子的产生。
2022-09-27 astro-ph.HE
Position angle changes of inner-jets in a sample of blazars
我们对MOJAVE数据库中的一个blazar样本的15 GHz VLBA核进行了高斯模型拟合，分析了模型拟合参数的相关性，并研究了不同来源的变化特性。我们发现，费米LAT检测到的blazar平均有更高的位置角变化的核心比LAT未检测到的blazar，和LAT检测的在很大程度上与更多的变量核心的通量密度。
2014-05-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
The jets-accretion relation, mass-luminosity relation in Fermi blazars
我们收集了111个具有射电核光度、宽线光度、辐射光度和黑洞质量的费米耀变体样本，并给出了射电核光度和宽线光度之间的显著相关性，支持了吸积过程与相对论喷流之间的密切联系。分析揭示了$\rm{LogL_{BLR}\sim(0.81\pm0.06)LogL_{R}^{C}}$的关系，该关系与理论预言的系数一致，支持了耀变体喷流是通过吸积盘提供的磁场从快速旋转的Kerr黑洞中提取能量而产生的。通过研究内禀热光度与黑洞质量之间的关系，发现支持本文导出的费米耀变体质光关系的$\rm{{Log}\frac{L_{in}}{L_{\odot}}=(0.95\pm0.26){Log}\frac{M}{M_{\odot}}+(3.53\pm2.24)}$关系是一个类似于主序星的幂律关系。最后讨论了耀变体的演化序列。
2015-04-22 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
Blazar Spectra with Hard-sphere-like Acceleration of Electrons
耀变体中发射非热光子的电子可能被喷流中产生的双折射加速。本文考虑了硬球散射的情况，它是电子与电子相互作用的模型，其中加速时标与电子能量无关。我们用单区时变程序数值模拟了blazar喷流的宽带辐射，并考虑了湍流加速。我们的模型再现了各种blazar光谱与简单的假设，如恒定的粒子注入速率，恒定的扩散系数，和圆锥形的几何形状的射流。我们还讨论了在耀变体喷流中实现类硬球加速的可能机制。
2018-05-25 astro-ph.HE
Linear Polarization as a Probe of Gamma Ray Flaring Blazar Jets
我们描述并提出了费米循环2计划的初步结果，该计划旨在监测厘米波段的线性偏振和总通量密度的伽马射线亮耀变体在耀斑期间发出的行为。该计划的目标是确定与伽马射线耀斑相关的无线电喷流中磁场结构的变化，并最终测试伽马射线耀斑是否与无线电喷流中的冲击波发生相关。光变曲线说明无线电波段的变化模式显示的样本程序源。
2009-12-16 astro-ph.HE
Fast magnetic reconnection structures in Poynting-flux dominated jets
黑洞中普遍存在的相对论性喷流现象在高能和甚高能天体物理中起着重要作用。特别是，观测表明，耀变体显示VHE发射的时间变化从天（在GeV波段）到分钟（在TeV波段），这意味着非常紧凑的发射区域。能够解释这种发射的粒子加速过程的真正机制仍然存在争议，但磁重联最近被认为是一个很有潜力的候选者，在某些情况下，是唯一可能的。在这项工作中，我们提出了三维特殊相对论磁流体动力学模拟的结果，沿相对论性喷流的电流驱动的扭结不稳定性引起的湍流驱动的重联事件的发展。我们已经进行了系统的识别系统中的所有重联区域，其局部磁场拓扑结构的特征和量化的重联率。我们得到的平均率$0.051\pm0.026$（单位阿尔文速度），这是可比的预测的理论的连续性诱导的快速重联。详细的统计分析还表明，快速重联事件遵循对数正态分布，这是其湍流起源的标志。为了探索我们的方法的鲁棒性，我们已经将我们的结果应用到blazar Mrk 421。从磁重联事件的综合功率建立一个合成的光变曲线，我们从功率谱密度分析评估的时间变化，获得了很好的协议，在GeV波段的观测。这表明，由扭折不稳定性驱动的湍流快速磁重联可能是耀变体中观测到的高能发射变率现象背后的一个过程。
2021-03-25 astro-ph.HE
Constraints on cosmic ray loading and PeV neutrino production in blazars
冰立方探测到了PeV中微子的累积通量，其来源不明。耀变体是一种具有相对论喷流指向我们的活动星系核，是一种长时间存在的高能中微子源。中微子的产生很大程度上取决于耀变体喷流的宇宙射线能量，这在很大程度上是未知的。最近的零结果在堆叠搜索的几个耀变体样品的中微子冰立方把这些耀变体的中微子通量的上限。本文计算了Fermi-LAT blazar的宇宙线功率和PeV中微子通量，发现已知blazar源的上限对blazar喷流的宇宙线负载因子有严格的限制（即，宇宙射线与耀变体喷流的热辐射亮度之比）、$ξ_{\rm cr}\la(2-10)ζ^{-1}$（$ζ\la1$是宇宙射线传播到耀变体宽线区域时剩余的能量部分），以及全天耀变体贡献的累积PeV中微子通量是冰立方探测到的通量的一部分$\la(10-50)\%$。
2017-02-27 astro-ph.HE
Constraints on magnetic field and particle content in blazar jets through optical circular polarization
偏振提供了一个独特的观点，在天体物理喷流的物理过程。本文报道了两颗著名的耀变体3C 279和PKS 1510-089的高线偏振光学圆偏振观测结果。这是PKS 1510-089第一次在光学圆偏振下被观测到。虽然只能从我们的观测活动中提取上限，但光学圆偏振的未检测使我们能够对其磁场强度和射流成分提供有意义的约束。我们发现，高能量发射模型需要高磁场强度和低正电子分数可以排除。
2021-10-21 astro-ph.HE
Numerical study of broadband spectra caused by internal shocks in magnetized relativistic jets of blazars
相对论喷流中的内部激波假设已经被用来解释耀变体外流辐射的变化。最近的模拟表明，磁场改变了这些冲击的动力学，产生了一个完整的光谱能量密度模式动物园。然而，磁化在这种高能发射中所起的作用仍然没有完全理解。借助于\emph{Fermi}的第二个LAT活动星系核目录，我们与$γ$射线波段的观测结果进行了比较，以确定磁场的影响。
2013-09-18 astro-ph.HE
Prospects for Detecting X-ray Polarization in Blazar Jets
X射线偏振应该提供新的探测器的磁场几何和加速物理附近的基础blazar喷流，但不久的将来的任务将有有限的灵敏度。因此，我们使用现有的低能量数据和X射线变异性测量的背景下，一个基本的同步康普顿模型来预测的X射线偏振水平和探测成功的概率为个别来源，列出最有吸引力的候选人的IXPE运动。我们发现，正如预期的那样，几个高峰值耀变体，如Mrk 421可以很容易地测量在100千秒曝光。大多数低峰值源应该只能在明亮的耀斑期间被触发的活动访问。令人惊讶的是，一些中间峰值源可以具有非常高的X射线偏振，因此是有吸引力的目标。
2019-08-07 astro-ph.HE
Radiative Properties of Reconnection-Powered Minijets in Blazars
我们建立了一个微型喷流的发射数值模型，提出了解释耀变体超快变化的坡印廷通量主导的喷流内部的磁重联驱动的局部流动。该模型的几何结构由两个楔形区域的相对论流动的气体，分离的一个固定的冲击。动力学是基于Lyubarsky（2005）的相对论性磁重联与引导场的解决方案。选择每个区域中的电子分布以匹配局部等离子体的压力和密度。从这两个地区的同步辐射被用来计算康普顿散射，康普顿阻力和光子光子不透明度的影响，精确治疗的各向异性和克莱因-西科政权。考虑了辐射对等离子体的影响，包括压力对电子辐射损失的依赖性和康普顿阻力下减速流动的绝热加热。结果应用于2006年7月在BL Lac对象PKS 2155-304的耀斑，与匹配的TeV通量测量H.E.S.S.模型满足可变性约束，同时保持X射线辐射低于同时钱德拉观测。我们发现，孤立的微型射流与一个显着的引导字段的模型过度产生X射线发射，我们必须考虑到相反方向的微型射流的辐射相互作用，以实现足够高的优势康普顿TeV辐射。我们认为，这种相互作用很可能发生在喷流中，有大量的内部重连，产生大量的错位的微型喷流。最后，我们表明，大喷流磁化确实需要满足所有的观测约束，有效的洛伦兹因子的微喷流等离子体必须大于50，与早期的一个区域的估计。
2010-07-22 astro-ph.CO astro-ph.HE
Scale invariant jets: from blazars to microquasars
黑洞，在恒星质量到超大质量范围内的任何地方，通常都与相对论性喷流有关。模型表明，喷流的产生可能是所有黑洞系统中普遍存在的过程，无论它们的质量如何。虽然在许多情况下，观测支持微类星体和塞弗特星系的假设，但对助推耀变体喷流是否也遵守这种普遍的标度定律知之甚少。我们使用独特的丰富的多波长无线电光变曲线的F-GAMMA计划和最准确的多普勒因子，迄今为止探测耀变体喷流在其发射静止帧前所未有的精度。我们首次确定了耀变体内禀宽带射电光度和黑洞质量之间的强相关性，其延伸超过$\sim$ 9个数量级，直至微类星体尺度。我们的研究结果揭示了存在一个普遍的标度律，桥梁的观测和发射的休息帧在波束源，使我们能够有效地约束射流模型。因此，他们提供了一个独立的方法来估计多普勒因子，并预测预期的无线电光度的助推器喷流在系统中的中间或太阳质量的黑洞，立即适用于最近观察到的LIGO的情况。
2017-11-10 astro-ph.HE
Connection Between Optical and VHE Gamma-ray Emission in Blazar Jets
MAGIC自其科学运作开始以来一直在执行光学触发的机会目标观测。耀斑的警报来自Tuorla Blazar监测计划，该计划于2002年开始对候选TeV blazar进行光学监测，目前已收集了60多个blazar长达8年的数据。这些ToO观测导致发现了五个新的VHE伽马射线发射耀变体（S5 0716+714，1ES 1011+496，Mrk 180，ON 325和B3 2247+381）。此外，BL Lac和3C 279的部分发现是在高光学状态下完成的。在这方面的贡献，我们提出了一个详细的分析，然后比较魔术观测相同的来源的光学光变曲线。我们的目标是回答这样一个问题：“耀变体中的光学和VHE射线高态之间是否存在联系，或者我们只是运气好？”"
2011-11-09 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
Physical properties of blazar jets from VLBI observations
在活动星系核中心超大质量黑洞附近形成的相对论喷流，显示出将它们与吸积盘和宽线区域的物理条件联系起来的充分证据。喷流是造成大部分非热连续辐射（特别是在强烈的耀斑期间）的原因，这使得了解它们的物理学成为研究耀变体的一个重要方面，耀变体的特征是由极其紧凑的区域产生的深刻的耀斑活动。甚长基线干涉测量法（VLBI）提供的毫角秒尺度的射电辐射成像和偏振测量为研究相对论喷流中的超致密区域以及将它们与活动星系核中耀变体活动的主要表现联系起来提供了一系列可能性。同时监测光学/高能量的变化和演变的秒差距尺度的无线电结构产生可以说是最详细的图片之间的关系的加速和传播的相对论流和非热连续产生耀变体。这些影响进行审查和讨论的背景下，获得准确的和自洽的模型中心地区的耀变体。
2010-10-14 astro-ph.CO astro-ph.HE
Relativistic Jets Shine through Shocks or Magnetic Reconnection?
对活动星系核的γ射线暴和喷流的观测表明，喷流具有高辐射效率的特征，耗散机制必须是非热粒子的强大加速器。激波和磁重联一直被认为是为喷流发射提供动力的可能候选者。最近通过完全动力学粒子模拟的进展使我们能够在坚实的物理基础上重新审视这个问题。我们表明，冲击模型是不可能占喷流排放。事实上，当冲击有效地耗散能量时，它们通常不会使粒子加速到远远超过热能，反之亦然。相反，我们表明，磁重联可以沉积超过50%的耗散能量到非热轻子，只要在体流中的磁场的能量密度大于静止质量能量密度。发射区域，即，下游的重联，其特征在于磁场和辐射粒子之间的粗略能量均分，这自然地解释了耀变体喷流的一个通常观察到的性质。
2015-02-03 astro-ph.HE
Spatial growth of current-driven instability in relativistic rotating jets and the search for magnetic reconnection
利用三维相对论磁流体动力学程序RAISHIN，我们研究了径向密度分布对沿磁化旋转相对论喷流的电流驱动扭结不稳定性空间发展的影响。为了我们的研究的目的，我们使用了一个非周期性的计算箱，射流最初是建立在整个计算网格，在入口处的进动扰动触发增长的扭结不稳定性。我们根据密度分布研究了轻喷流和重喷流与环境的关系。还测试了不同的角速度幅度。结果表明，螺旋扭折结构沿射流的传播和相对稳定的配置较轻的射流。射流似乎被磁场准直，并且由于电磁转换成动能，流动被加速。我们还确定了区域的高电流密度的附加电流片，指示磁重联，这是相关的扭结不稳定区域和相关的流动的西格玛参数的减少。我们讨论了我们的研究结果的影响坡印廷磁通主导的喷流与磁重联过程。我们发现快速磁重联可能是由扭结不稳定性湍流驱动的，并控制着磁场向动能的转化，从而为活动星系核和γ射线暴相对论喷流中的粒子提供了一种有效的动力和加速途径。
2016-08-10 astro-ph.HE
Time-dependent lepto-hadronic modeling of the emission from blazar jets with SOPRANO: the case of TXS 0506+056, 3HSP J095507.9+355101 and 3C 279
IceCube（IceCube-170922 A）观测到的极高能量中微子及其与耀变体TXS 0506+056的关联提供了首次对耀变体喷流的多信使观测，证明了质子在其动力学和发射中的重要作用。在本文中，我们提出了SOPRANO（https：//www.amsdc.am/soprano），一个新的保守隐式动力学代码，它遵循的各向同性分布函数的时间演变的质子，中子和二次产生的光子和光子对相互作用，以及光子和电子/正电子分布函数的演变。SOPRANO的设计目的是研究相对论源如耀变体和伽马射线暴中的轻子和强子过程。在这里，我们使用SOPRANO模型的宽带光谱TXS 0506+056和3 HSP J095507.9+355101，这是与中微子事件，极端耀斑耀变体3C 279。在强子和混合模型的幌子内解释的SED。我们讨论了我们的假设在喷流功率和中微子通量方面的影响。
2021-10-04 astro-ph.HE
Magnetization of jets in luminous blazars
许多强大的耀变体的亮度强烈地被$γ$ -射线所控制，这很可能是由喷流外部产生的辐射的康普顿化所导致的。这一观测结果对喷流的成分和能量以及周围的类星体环境设置了一定的限制。我们研究了康普顿优势射流磁化（磁物质能量通量）和“耀变体区”的位置的依赖性。计算进行了两种几何形状的宽发射线和热尘埃区：球形和平面。与观测到的大的康普顿优势相对应的射流磁化被发现是球形几何形状的$\sim 0.1 (θ_{\rm j} Γ)^2$和平面几何形状的$\sim 0.01 (θ_{\rm j} Γ)^2$，其中$θ_{\rm j}$是射流半张角和$Γ$是射流洛伦兹因子。这意味着发光耀变体中的喷流是物质主导的，这种主导对于外部辐射源的扁平几何形状尤其强烈。
2015-03-18 astro-ph.HE
The ablation of gas clouds by blazar jets and the long-lasting flare in CTA 102
耀变体喷流的长时间、非常明亮的多波长耀斑是一种奇怪的现象。一个大的气体云与耀变体喷流的相互作用可以作为喷流携带的粒子的储存器。云的大小和密度结构决定了粒子注入喷流的持续时间和强度，以及随后耀变体的辐射爆发。在本演示文稿中，提供了一个全面的参数研究，显示了该模型提供的丰富的可能性。此外，我们使用这个模型来解释2016年底平谱射电类星体CTA 102长达4个月的对称耀斑。在这次耀斑期间，CTA 102成为天空中最明亮的耀变体之一，尽管它的红移很大，为$z=1.032$。
2021-07-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing Magnetic Fields and Acceleration Mechanisms in Blazar Jets with X-ray Polarimetry
X射线偏振测量使我们能够前所未有地观察磁场的结构，以及相对论喷流中粒子加速到超相对论能量的过程。对耀变体（其特征是存在指向地球附近的喷流）的观测，特别是对由延伸到X射线波段的同步辐射所定义的亚类（所谓的高同步峰值耀变体，HSP）的观测，有望获得关键信息。在这篇评论中，我给一个帐户的一些模型和数值模拟开发来预测的偏振特性HSP在高能量，对比的预测假设粒子加速在冲击波前与那些基于磁重联的情况下，我讨论了即将到来的成像X射线偏振探测器（IXPE）卫星的观测前景。
2021-05-18 astro-ph.HE
Numerical simulations of the internal shock model in magnetized relativistic jets of blazars
相对论喷流中的内激波情景被用来解释耀变体辐射的变化。最近的研究表明，磁场显着改变壳层碰撞动力学，产生各种光谱能量分布和光变曲线图案。然而，磁化在这种发射过程中所起的作用仍然没有完全理解。在这项工作中，我们数值求解磁化壳碰撞的磁流体动力学演化，并确定磁化对所观察到的辐射的影响。我们的程序包括系统地改变壳层的洛伦兹因子、相对速度和视角。产生整个宽带光谱能量分布和光变曲线所需的计算在计算上是昂贵的，并且使用高性能并行代码来实现。
2015-02-27 astro-ph.HE
Fast TeV variability in blazars: jets in a jet
耀变体Mrk 501和PKS 2155- 304的快速TeV变化意味着一个紧凑的发射区，以Gamma_{em} ~100的体洛伦兹因子向观测者移动。在这些源中，洛伦兹因子明显超过在亚pc尺度上测量的射流洛伦兹因子Gamma_j \simless 10。我们提出TeV辐射起源于相对论运动{ \it在}体γ_j~10的喷流的紧凑的发射区域。这可以在坡印廷通量主导射流中物理地实现。我们表明，如果大部分的亮度的射流是容易通过重联磁耗散，然后从重联区域流出的材料可以有效地通过同步自康普顿发射所观察到的TeV耀斑供电。该模型预测同时远紫外/软X射线耀斑。
2009-05-12 astro-ph.HE
Polarization of synchrotron radiation from blazar jets
本文研究耀变体喷流同步辐射偏振，提出稳态轴对称喷流模型可自然解释IXPE观测到的偏振度强色散性和EVPA频率无关性，表明电磁场拓扑比粒子加速机制更关键。
2024-11-25 astro-ph.HE
Distinguishing radiation mechanisms and particle populations in blazar jets through long-term multi-band monitoring with RINGO3 and Fermi
本研究利用RINGO3偏振计和Fermi数据对31个γ射线明亮耀变体开展七年多波段监测，发现光γ流量无滞后相关支持轻子辐射，且光谱行为呈对数关系，揭示高活动态下的光谱演化转变。
2024-07-11 astro-ph.HE
Magnetic Reconnection, Cosmic Ray Acceleration, and Gamma-Ray emission around Black Holes and Relativistic Jets
粒子加速的磁重联是目前公认的一个重要过程，在磁主导区的银河系和河外黑洞源。这一过程有助于解决目前的困惑，特别是在这些来源的非常高的能量耀斑发射的起源。在这篇综述中，我们讨论了这种加速机制，并显示最近的分析研究和多维数值SRMHD和GRMHD（特殊和广义相对论磁流体动力学）模拟注入测试粒子，这有助于我们理解这一过程中的相对论射流和这些来源的日冕区域。本文还讨论了重联加速粒子所产生的极高能量和中微子辐射。
2019-03-19 astro-ph.HE
The power and production efficiency of blazar jets
我们使用已发表的数据的动力和生产效率的喷流在耀变体与双射电瓣，以比较使用不同的方法得到的结果。为了消除选择效应，我们使用交叉匹配的子样本只包含发光耀变体。我们比较了现有的三种主要方法，即那些基于发射的无线电波瓣，频谱拟合，和无线电核心移动。我们发现，对于相同的样品，用射电瓣方法得到的平均喷流功率比用光谱拟合得到的平均喷流功率低$\sim10$倍。反过来，功率从光谱拟合是兼容的，从核心移动模型的似然参数，后者。我们还考虑了基于γ射线光度的唯象估计。我们研究这些方法的不确定性，并讨论了两种替代假设。一种是假设耀变体拟合和核位移方法是正确的，射电瓣的低功率是由吸积的不稳定性引起的。长时间的静止导致耀变体在其一生中积累的射电瓣中的能量远低于根据目前的发光状态估计的能量。此外，使用射电瓣计算的功率可能被低估的本质上紧凑的喷流，其中无线电核心通量可以被过度减去。在我们的第二个假设中，射电瓣方法被认为是正确的，由于每个质子存在$\sim15$对，以及比通常假设的更大的磁化强度，blazar拟合和核心移位功率分别降低。
2016-11-14 astro-ph.HE
Monitoring blazar variability to understand extragalactic jets
本文综述了利用耀变体多波段光变研究河外喷流物理与结构，涵盖互相关、长短时标机制、发射区大小、偏振及周期性等关键课题。
2024-12-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Revisiting the proton synchrotron radiation in blazar jets: Possible contributions from X-ray to $γ$-ray bands
本文提出一种分析方法研究质子同步辐射拟合耀变体喷流高能辐射的参数空间，发现峰值超过几十GeV时无需极端参数，而GeV或keV峰值则需极端条件或取决于天体光度。
2023-04-27 astro-ph.HE
Mushroom-instability-driven Magnetic Reconnections in Collisionless Relativistic Jets
本文采用粒子模拟方法研究了具有速度剪切的相对论性无碰撞喷流中的等离子体动力学。在相对论速度的剪切流中，蘑菇不稳定性是一种重要的动力学尺度等离子体不稳定性，它驱动着间歇性的磁重联。我们把这一系列的动力学等离子体现象称为“MI驱动的MR”。随着重联点位置从初始速度剪切面附近向射流中心移动，MI驱动的MR间歇性地发生。因此，由MI驱动的MR加速的高能量电子的数密度在初始速度剪切表面内的区域中随着时间的推移而增加，伴随着MI的磁场的产生和随后的放大。电子的最大洛伦兹因子随射流的初始体积洛伦兹因子的增大而增大。本文还讨论了磁共振驱动磁共振与活动星系核喷注脊中明亮同步辐射的可能关系。
2022-02-20 astro-ph.HE
Faraday Conversion in Turbulent Blazar Jets
在某些耀变体的相对论喷流中，在射频下探测到低（$\lesssim 1\%$）水平的圆偏振（CP），可以提供对喷流等离子体的基本性质的深入了解。CP可以通过线性双折射产生，其中在射流的一个区域中产生的初始线性偏振发射在其以变化的磁场取向传播通过射流的其他区域时被法拉第旋转改变。Marscher已经开始使用湍流极端多区（TEMZ）模型研究具有这种磁性几何形状的射流，在该模型中，穿过射流中的驻波的湍流等离子体由数千个单独的等离子体单元的集合表示，每个等离子体单元具有不同的磁场方向。在这里，我们开发了一个辐射转移计划，允许数值TEMZ代码产生模拟图像的时间依赖性的线性和圆偏振强度在不同的射频。在这项初步研究中，我们制作了合成偏振发射图，突出了模型中预期的线性和圆偏振。
2018-07-05 astro-ph.HE
Detecting the Elusive Blazar Counter-Jets
blazar pc尺度反喷流的探测是困难的，但它可以为blazar的相对论效应、辐射过程以及喷流产生、准直和加速的复杂机制提供宝贵的信息。我们建立在最近的人口模型（优化使用MOJAVE表观速度和红移分布），以获得在不同频率的喷流-反喷流比的分布和反喷流的通量密度，在努力设置现有的和未来的望远镜阵列所需的最低灵敏度限制，以检测这些难以捉摸的反喷流。我们发现：对于BL Lac，其反向喷流的$5\%$具有高于100 mJy的通量密度，$15\%$高于10 mJy，并且$32\%$具有高于1 mJy的通量密度，而对于FSRQ，$8\%$具有高于10 mJy的通量密度，$17\%$高于1 mJy，并且$32\%$高于0.1 mJy（在15 GHz）。未来的望远镜，如SKA和新运行的e-MERLIN和JVLA，可能会探测到BL Lac的$99\%$和FSRQ反喷流的$77\%$。具有低视速度和低多普勒因子的源是反喷流探测的主要候选者。结合我们的研究结果与文献值，我们已经确定了五个这样的反喷检测候选人。最后，我们讨论了可能的影响，超越相对论性降压，可能会复杂化的反喷流的检测，需要考虑在检测的解释。
2016-10-20 astro-ph.HE
Synchrotron and inverse-Compton emission from blazar jets - III. Compton-dominant blazars
本文发展了Potter & Cotter的扩展喷流模型，模拟了六个康普顿占优的耀变体的同时多波长光谱。我们包括一个加速抛物线基地过渡到一个缓慢减速的锥形射流与几何设置的观测M87和模拟和理论相一致。我们研究了几种喷流模型，发现射电频谱中的光学厚到薄的同步辐射突变要求喷流首先在沿喷流的大距离处（10^5史瓦西半径）达到均分，这与在M87喷流中观察到的从抛物线到圆锥的转变相一致。我们证实了这一结果分析和计算所考虑的模型的预期频率核心移位关系。我们发现，抛物线射流过渡到弹道锥形射流，开始在均分，并成为更多的粒子占主导地位，在更大的距离，适合的多波长数据的六个耀变体，而绝热均分锥形部分需要非常大的体积洛伦兹因子再现康普顿优势的耀变体。我们发现，所有这些blazar需要高功率，高体积洛伦兹因子喷流观察到的视线接近，我们期望从blazar序列和一致的结果从纸II。在我们的拟合中的逆康普顿发射是由于逆康普顿散射的高红移CMB光子在沿喷流的大距离，由于高体积洛伦兹因子的喷流。我们假设一个新的解释blazar序列的基础上的半径的过渡区的射流（在那里的射流是最明亮的同步辐射）缩放线性与黑洞质量。
2013-03-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
Where are the Cascades from Blazar Jets? An Emerging Tension in the $γ$-ray sky
耀变体是最强大的加速器之一，预计将产生明亮的TeV $γ$射线通量。然而，TeV的$γ$射线在到达地球之前会因与星系际辐射的相互作用而衰减。这些相互作用产生级联，将TeV能量转移到GeV波段，为明亮光源周围的扩展晕和各向同性$γ$射线背景（IGRB）提供动力。使用保守的耀变体模型和最近的IGRB测量，我们排除了耀变体有效地将其多TeV能量转移到GeV $γ$射线中的情况。三种可能的解决方案包括：（1）明亮的耀变体上的强光谱削减，这与当地耀变体数据越来越紧张，（2）集体等离子体效应，可以防止耀变体级联的发展，其有效性是有争议的，（3）增加$γ$射线不透明度的轴子样粒子。
2023-03-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Relativistic Magnetic Reconnection in Electron-Positron-Proton Plasmas: Implications for Jets of Active Galactic Nuclei
磁重联常被用来解释相对论外流的非热辐射，包括活动星系核（AGN）的喷流。受活动星系核喷流的等离子体成分在很大程度上未知的启发，我们通过大规模二维粒子模拟研究了电子-正电子-质子（对质子）等离子体的未探索区域中的重联。我们涵盖了广泛的对多重性（轻子质子数比$κ=1-199$）的所有物种的等离子体磁化（$σ=1,3$和10）和电子温度（$Θ_e\equiv kT_e/m_ec^2=0.1-100$）的不同值。我们着重研究了重联后的能量分配和轻子能谱对热对等离子体磁化强度$σ_{e,h}$的依赖性（即，磁焓密度与对焓密度之比）。我们发现，磁场，对，和质子之间的$σ_{e,h}\gtrsim 3$的后重联能量大致相等。我们的经验发现，在后重联区的平均轻子洛伦兹因子依赖于$σ, Θ_e$，和$σ_{e,h}$作为$\langle γ_e-1\rangle \approx \sqrtσ(1+4Θ_e)\left(1+σ_{e,h}/30\right)$，为$σ\ge1$。重联后轻子能量分布的高能部分可以用幂律来描述，对于$κ\gtrsim 3-6$，其斜率主要由$σ_{e,h}$控制，对于更高的磁化强度，获得更硬的幂律。我们最后表明，重联在对质子等离子体的多重性$κ\sim 1-20$，磁化$σ\sim 1-10$，和温度$Θ_e \sim 1-10$结果粒子幂律斜率和平均电子洛伦兹因子是一致…
2019-06-07 astro-ph.HE
Extreme blazars: the result of unstable recollimated jets?
极端BL Lac（EHBL）是耀变体的一个子类，它挑战了标准的排放情景。在最近的一项研究中，有人认为，如果发射的电子在一系列由相对论性喷流的平行化引起的斜激波中被加速，它们的特殊性质就可以得到解释。然而，新的3D模拟的准静态，弱磁化射流显示，在对应的第一准静态冲击，流动发展迅速增长的不稳定性，成为高度湍流和减速，有效地阻碍了形成的多激波结构，通常观察到的2D模拟。在这些新发现的基础上，我们在这里提出了一个修订的EHBL的情况下，在该发射产生的电子加速在准静态冲击，随后进一步通过随机加速在湍流下游流的能量。我们应用一个简单的版本，这种情况下的原型EHBL 1 ES 0229-200，显示的SED可以令人满意地再现与标准值的主要物理参数。
2022-07-26 astro-ph.HE
Estimating the distribution of rest-frame timescales for blazar jets: a statistical approach
在任何通量密度有限的耀变体样本中，时标调制因子$Δt'/Δt$的分布遵循指数分布，其平均值取决于样本的通量极限。在这项工作中，我们产生的数学形式主义，使我们能够使用这些信息，以揭示可测量的时间尺度的耀变体喷流的底层休息帧概率密度函数。我们广泛地测试我们提出的方法，使用模拟FSRQ人口与1.5 Jy的通量密度限制在简单的情况下（所有耀变体共享相同的内在时标），以确定由于观测系统学和样本选择的适用性和潜在的偏见的限制。我们发现，监测观察之间的时间间隔长于$\sim$ 30\%的内在时间尺度下调查的方法失去了它的能力，产生强大的结果。对于$\sim$ 3%的固有时标，该方法恢复固有静止帧时标的误差低至1%。我们将我们的方法应用于RoboPol观测到的耀变体的光学偏振角的旋转。我们发现，在每个耀变体的最长持续时间的旋转事件的内在时间尺度遵循一个狭窄的分布，以及正态分布，平均87天，标准差5天。我们讨论了这一结果的可能解释。
2016-11-28 astro-ph.HE
