Local outflows from turbulent accretion disks
本文的目的是研究弱垂直磁场穿过的吸积盘的性质，特别关注磁旋转不稳定性（MRI）驱动的MHD湍流和可能从盘中发射的外流之间的相互作用。为此，我们使用一组数值模拟进行的MHD代码RAMSES的剪切盒模型的框架。我们集中讨论一个相当弱的垂直磁场的情况，使得盘中平面的热压力和磁压力的初始比值β 0等于10 ^4。正如最近报道的，我们发现，MHD湍流驱动一个有效的外流的计算框。我们证明了一个强大的灵敏度，结果的盒子大小：在径向和垂直方向上的放大导致质量损失率的数量级减少。这样的依赖性，防止任何现实的估计磁盘的质量损失率正在使用剪切盒模拟。然而，我们发现，流动形态是强大的，独立的数值模拟的细节。它的性质显示了一些让人想起Blandford & Payne发射机制的特征和近似不变量，但存在差异。对于本文中考虑的磁场强度，我们还发现，角动量输运最有可能占主导地位的MHD湍流，其饱和度与磁普朗特数，粘度和电阻率的比例，在一种方式，是在良好的协议与预期的基础上未分层的模拟。因此，本文首次证明，吸积盘可以同时表现出MRI驱动的MHD湍流与磁离心加速外流。
2013-02-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
Determination of the turbulent parameter in the accretion disks: effects of self-irradiation in 4U 1543-47 during the 2002 outburst
该研究利用RXTE/PCA观测与Freddi粘滞演化模型，分析4U 1543-47在2002年爆发后的吸积率衰减，约束自辐照因子并估计湍流参数α。
2023-09-29 astro-ph.HE
Hysteresis and thermal limit cycles in MRI simulations of accretion discs
低质量双星系统周期性的爆发反映了其相关吸积盘的热状态变化。观测到的爆发与氢在5000 K附近电离时盘不透明度的强烈变化有关。这种物理导致吸积盘模型，表现出双稳态和热极限环，从而光盘之间的一个家庭的冷和低吸积状态和家庭的热和有效的吸积状态跳跃。以前的模型通过α（或“涡流”）粘度参数化圆盘湍流。在本文中，我们对待湍流更现实地通过一套局部几何的磁旋转不稳定性（MRI）的数值模拟。辐射冷却是通过一个简单的，但物理动机的处方。我们显示的存在下的热平衡，从而热极限环的前景，并在这样做表明，MRI引起的湍流是与经典理论兼容。我们的模拟还表明，湍流应力和压力扰动只是弱相互依赖的轨道时间，因此，热不稳定性连接到湍流加热（相对于辐射冷却）的变化是不太可能的操作，在协议与以前的数值结果。我们的工作提出了第一步，统一模拟全磁流体湍流与正确的热和辐射物理的爆发盘与矮新星，低质量X射线双星，并可能年轻的恒星物体。
2012-08-21 astro-ph.HE astro-ph.SR
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
Thermal Stability of Radiation-Pressure-Dominated Accretion Disks Threaded by Net Vertical Magnetic Flux
Western University（韦仕敦大学）；Ferdowsi University of Mashhad（马什哈德费尔多西大学）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究院国际理论科学中心）
本研究针对辐射压主导黑洞吸积盘的热稳定性矛盾，通过分析净垂直磁通量对径向应力的热响应机制，推导局部稳定性条件并计算阈值，发现垂直磁场可缩小不稳定区间但无法完全消除，关键在于应力热响应而非磁压分数。
2026-08-26 astro-ph.HE
Comparison between axisymmetric numerical magnetohydrodynamical simulations and self-similar solutions of jet-emitting disks
Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；IPAG（天体物理学与行星学研究所）；INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino（意大利国家天体物理研究所都灵天文台）
研究通过对比轴对称数值模拟与自相似解，揭示了喷流发射盘中湍流吸积盘与理想磁流体力学喷流渐进区的物理量分布，证明了自相似解与数值模拟的一致性，解决了长期存在的矛盾。
2026-03-28 astro-ph.HE
Advection of Matter and B-Fields in Alpha-Discs
我们已经进行了一组轴对称的MHD模拟的湍流/扩散吸积盘周围的初始未磁化的恒星的演化和分析。盘最初由弱磁场穿过，其中磁压力显著小于盘中的动压力。粘性和磁扩散率由两个“α”参数建模，而盘上方的冠状区域使用理想MHD处理。初始磁场由穿过圆盘的三个极向场环组成。本研究的动机是了解盘物质和磁场的湍流/扩散盘平流。在早期，最里面的场环扭曲，它的场线变得开放。打开的磁力线的扭曲导致形成内部准直，磁主导的射流，并在离轴较大的距离的物质为主的非准直风。对于稍后的时间，磁场的强度由于磁场重联和湮灭而减小。对于早期的时间，我们已经从模拟中导出了物质在圆盘中的吸积速度和磁场的吸积速度。我们表明，推导出的物质吸积速度近似同意与模型的预测，其中的吸积速度是两项的总和，一个是由于光盘的粘性（这使得径向流出的角动量在光盘），第二个是由于扭曲的磁场在光盘的表面（这使得垂直流出的角动量）。对于早期，我们发现，在α参数都等于0.1的情况下，磁贡献大约是粘性贡献的两倍。在稍后的时间，与粘性贡献相比，磁性对物质速度的贡献变得很小。
2013-04-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
A simple model of globally magnetized accretion discs
提出一种受净垂直磁通量穿过的吸积盘准局部解析模型，通过计算大尺度磁场平衡，发现大尺度磁应力主导内流并决定盘结构与演化，解释了磁抬升盘等现象及磁滞留盘（MADs）的形成。
2024-10-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
A mechanism for hysteresis in black hole binary state transitions
我们认为，滞后周期的黑洞状态转换产生的吸积盘的两个既定的属性：增加湍流应力的磁盘通过一个净磁场和厚（但不是薄）磁盘平流径向这样一个领域的能力。在静止期间，磁旋转不稳定性在内部热流和外部薄盘之间的界面处产生磁场环。垂直通量平流进入并在内部流中随机累积，在内部流中它刺激湍流，使得$α\sim 1$。当$L \sim α^2 L_{\rm Edd} \sim L_{\rm Edd}$形成时，会发生向几何上薄的内盘的过渡，而第一个形成的“薄”盘本身是中等厚度的，强磁化的，并且能够向内平流场。这些特性有利于幕式喷流的产生。随着吸积率下降，磁通量逸出，$α$减少到$α\sim 0.01 - 0.1$，并且直到$L \ll L_{\rm Edd}$才重新建立热的内部流动。我们讨论我们的场景可能的观测结果。
2014-01-21 astro-ph.HE
rHARM: Accretion and Ejection in Resistive GR-MHD
湍流磁扩散率对吸积盘和盘风的发射起着重要的作用。我们已经实现了磁扩散率，相应的电阻率在广义相对论MHD程序HARM。本文介绍了我们的实现，它的数值实现，我们的数值试验和初步应用的理论背景。新的代码rHARM的测试模拟相比，扩散方程的解析解和一个经典的激波管问题。我们进一步研究了磁扩散率范围内黑洞周围环面的磁旋转不稳定性（MRI）的演化。我们发现一个临界磁扩散率的迹象（我们的设置），超过没有MRI发展的线性制度，并为此吸积环面材料的黑洞被延迟。磁扩散薄吸积盘周围的史瓦西黑洞，是由一个大规模的极向磁场线程的初步模拟显示发射盘风的质量通量约50%的吸积率。磁盘磁扩散率允许有效的磁盘吸积，吸积的内部磁盘区域的质量水库，从而允许长期模拟风发射超过5000个时间单位。
2016-10-14 astro-ph.HE
Plunging neutron stars as origin of organised magnetic field in galactic nuclei
黑洞不能像致密恒星那样支持自己的内部磁场。尽管如此，观测表明超大质量黑洞事件视界被等离子体流沿其流动的场线穿过。各种磁流体动力学机制已经被提出来产生小尺度上的湍流磁场，然而，大尺度分量的起源还不清楚。在这篇文章中，我们描述了我们正在进行的工作的进展，并讨论了偶极型磁场被磁化的中子星带到SMBH的可能性，预计这些中子星将从核星团中的隐藏人口向内漂移。这可能有助于在恒星大小的特征长度尺度上形成有组织的磁场分量，在磁化恒星进入或近距离飞越SMBH的最后阶段，磁场穿过视界。由于黑洞的质量-尺寸标度关系，这种效应对于低质量的SMBH更为重要。
2017-05-27 astro-ph.HE
Magnetic Flux Concentration and Zonal Flows in Magnetorotational Instability Turbulence
吸积盘可能被外部垂直磁通量穿过，这通过磁旋转不稳定性（MRI）增强了湍流水平。使用剪切盒模拟，我们发现，这样的外部磁通量也强烈增强带状径向密度变化的幅度称为纬向流。此外，我们报告说，垂直磁通量强烈集中向低密度区域的纬向流。平均垂直磁场在低密度区域可以增加一倍以上，在某些情况下，在高密度区域可以减少到几乎为零。在理想磁流体力学中，磁通量集中的尺度可以达到几个圆盘尺度高度。在具有强双极扩散的非理想MHD区域中，磁通量以一定的增强水平集中到薄的轴对称壳体中，其尺寸通常小于半个标度高度。我们表明，磁通量浓度密切相关的事实，即磁扩散率的MRI湍流是各向异性的。除了传统的欧姆样湍流电阻率，我们发现，有一个垂直速度和水平磁场波动，产生一个平均电场的作用，以反扩散的垂直磁通量之间的相关性。各向异性的湍流扩散率具有类似于霍尔效应的性质，并且可能对吸积盘中磁通量输运具有重要意义。磁通量集中的物理起源可能与通道流的发展有关，随后是磁重联，其作用是降低局部区域的质量-通量比。增强的纬向流与磁通量集中的关联可能导致原行星盘中的全球压力隆起，这有助于捕获尘埃颗粒并促进行星形成。
2014-09-08 astro-ph.EP astro-ph.HE
Probing the Three-Dimensional Structure of a Jet with Faraday Tomography
Kumamoto University（熊本大学）；SoftService
该研究构建AGN喷流三维模型，通过法拉第层析成像探究喷流磁场与湍流的可观测特征，为解读相关偏振观测提供物理框架。
2026-08-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Dwarf Nova Outbursts with Magnetorotational Turbulence
唯象盘不稳定性模型在再现观测到的矮新星爆发的光变曲线方面取得了成功，它在爆发时调用了一个增强的Shakura-Sunyaev $α$参数$\sim0.1-0.2$，而在平静时调用了一个低值$\sim0.01$。最近的磁旋转（MRI）湍流与适当的不透明度和状态方程的矮新星吸积盘的物理一致的模拟发现，热对流增强$α$在磁盘的爆发，但只有附近的氢电离过渡。在较高的温度下，对流不再存在，并且$α$返回到与静止时相当的低值。为了检查这种增强附近的氢电离过渡是否足以重现所观察到的光变曲线，我们将这种基于MRI的变化$α$光盘不稳定性模型，以及基于模拟的模型湍流耗散和对流传输。这些基于MRI的模型可以成功地再现观测到的爆发和静止持续时间，以及爆发幅度，尽管与标准的光盘不稳定性模型的参数不同。基于MRI的模型光变曲线表现出从爆发的衰变中的反射，这在矮新星中通常没有观察到。然而，我们强调了在椎间盘不稳定模型和MRI模拟中静止物理学的问题方面，这是造成这种行为的原因。
2016-08-03 astro-ph.HE
A Three-dimensional Simulation of a Magnetized Accretion Disk: Fast Funnel Accretion onto a Weakly Magnetized Star
我们提出了一个全球性的，三维磁流体动力学模拟的吸积盘与旋转，弱磁化的中心恒星的结果。圆盘被一个弱的、大尺度的极向磁场穿过，中心恒星最初没有强的恒星磁层。我们的模拟研究了从湍流吸积盘到恒星的吸积流的结构。模拟显示，即使没有恒星磁层，在高纬度地区也会发生快速吸积。我们发现，失败的磁盘风成为快速，高纬度吸积的结果，介导的角动量交换的磁场远高于磁盘，其中的洛伦兹力，减速的旋转运动的气体可以比较的离心力。与经典的磁层吸积方案不同，快速吸积流不受恒星磁层磁场的引导。然而，吸积速度达到自由落体速度在恒星表面由于有效的角动量损失在一个远离恒星的地方。这项研究提供了一个可能的解释，为什么赫比格Ae/Be星的磁场一般不足以形成磁层也显示出快速吸积的迹象。在我们的模型中，磁驱动射流不是从盘形成的。由于帕克不稳定性干扰了磁场的放大作用，差动旋转不能产生足够强的磁场来加速喷流。
2019-02-06 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Modeling YSO Jets in 3D I: Highly Variable Asymmetric Magnetic Pressure-Driven Jets in the Polar Cavity from Toroidal Fields Generated by Inner Disk Accretion
本文通过三维非理想MHD模拟揭示YSO喷流由极向空腔中环向磁压而非离心力驱动，并指出传统磁离心模型的速度关系不适用于估算喷流发射半径。
2025-07-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Heating of Accretion-Disk Coronae and Jets by General Relativistic MHD Turbulence
吸积盘中的湍流会发射阿尔文波（AWs），沿着磁力线从吸积盘传播出去。由于阿尔文速度随与盘的距离而变化，AW会经历部分非WKB反射，反向传播的AW随后相互作用，导致AW能量级联到小尺度并消散。为了研究这一过程，我们引入了广义相对论MHD（GRMHD）的Elsasser-like公式，并发展了非均匀介质中广义相对论约化MHD理论。然后，我们推导出一组方程的均方AW振幅$M_+$和湍流加热率$Q$的假设下，在等离子体静止框架，远离磁盘传播的AWs比AWs向磁盘传播的更有活力。对于背景流是轴对称的和与时间无关的情况，我们解析地求解这些方程，以确定$M_+$和$Q$作为位置的函数。我们发现，对于一个理想化的薄磁盘线程的大规模极向磁场，AW的能量通量是$\sim (ρ_{\rm b}/ρ_{\rm d})^{1/2} β_{\rm net,d}^{-1/2}$倍磁盘的辐射通量，其中$ρ_{\rm b}$和$ρ_{\rm d}$是在冠状基底和磁盘中面的质量密度，分别和$β_{\rm net,d}$是比（在磁盘中面评估）的等离子体加辐射压力的平均垂直磁场的压力。这种能量通量可能对盘冠和外流产生重大影响。为了为未来的全球模拟湍流盘冠和射流奠定基础，我们推导出一组平均GRMHD方程，考虑反射驱动的AW湍流使用亚网格模型。
2018-04-17 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Vertical Structure and Coronal Power of Accretion Disks Powered by MRI Turbulence
本文讨论了现代高能天体物理中两个相互交织的突出问题：（1）由磁旋转不稳定性（MRI）驱动的磁流体动力学（MHD）湍流耗散加热的光学厚吸积盘的垂直热结构;（2）吸积盘上方日冕释放的吸积功率的确定。为了简单起见，我们考虑一个气体压力占主导地位的磁盘，并假设一个常数的不透明度。我们认为，由于二次寄生不稳定性的MRI通道流的中断的本地湍流耗散率应该是均匀的大部分磁盘，几乎到磁盘光球。然后，我们得到一个自洽的分析解决方案的磁盘的垂直热结构，由MRI湍流加热和辐射扩散冷却之间的平衡。接下来，我们认为，冠状功率分数是由帕克不稳定性之间的竞争，被视为一个寄生的不稳定性喂养的MRI通道流，和其他寄生的不稳定性。我们表明，帕克不稳定性不可避免地成为重要的磁盘表面附近，导致一定的日冕功率的下限。虽然本文的大部分分析集中在磁盘线程的情况下，由外部施加的垂直磁场，我们也讨论了零净通量的情况下，其中的磁场是由MRI发电机本身产生的，并表明，我们的大多数论点和结论应该是有效的，在这种情况下，以及。
2012-05-30 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Saturation of the magnetorotational instability and the origin of magnetically elevated accretion discs
本文提出MRI通过自调节机制决定净垂直磁场吸积盘中角动量输运强度，再现α∝β_z^{-1/2}标度关系，并将其推广到强环向磁场情形，指出磁抬升盘需额外湍流源，推测撕裂模可能是候选机制。
2023-04-16 astro-ph.HE
MHD Simulations of Global Accretion Disks with Vertical Magnetic Fields
本文报道了在弱垂直磁场作用下，全球吸积盘的三维MHD模拟结果。我们在球坐标系中进行模拟，具有不同的温度分布和相应的不同的旋转分布。在空间恒定温度的情况下，由于旋转频率在平衡条件下是垂直恒定的，湍流的一般性质在定量上与局部剪切箱模拟中获得的性质相似。另一方面，在具有径向变化的温度分布的情况下，除了通常的径向差动旋转之外，在平衡条件下不可避免的垂直差动旋转也缠绕磁场线。因此，相干缠绕磁场有助于在表面区域的麦克斯韦应力。我们得到无量纲密度和速度波动~0.1-0.2的中平面。磁场的方位角功率谱比速度和密度的功率谱的斜率小~m^0- m^{-1}。我们观察到间歇性和结构性的磁盘风驱动的坡印亭通量与MHD湍流。源自磁张力的坡印廷通量从刻度高度以上的区域朝向中平面和表面两者注入。与此相关，声波从表面区域被引导到中平面。质量吸积主要发生在近地表，中面附近的气体缓慢向外移动，形成大尺度的纬向环流。垂直磁场在表面区域中也被向内拖动，而它们在中平面周围随机地向外和向内移动。我们还讨论了在模拟的湍流盘中诱导的螺旋结构对原行星盘的观测意义。
2014-01-20 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Evolution of finite viscous disks with time-independent viscosity
我们发现格林函数的吸积盘具有固定的外径和时间无关的粘度。用格林函数可以描述任意初始条件下圆盘的粘性演化。考虑了两类内边界条件：零应力张量和零吸积率。也可以包括外半径处的可变质量流入。众所周知的吸积速率的指数下降是具有内部零应力张量的解的一部分。中心吸积率为零的解适用于磁层边界超过共转半径的恒星周围的盘。利用该解，可以研究某些二元系统中圆盘的粘性演化。我们将零内应力张量的解应用于短周期X射线瞬态在峰值附近的时间内的爆发。发现对于Kramers不透明度和初始表面密度与半径成正比的情况，到达峰值的上升时间为t_rise ~ 0.15 r_out^2/nu_out，衰减的e折叠时间为t_exp ~ 0.45 r_out^2/nu_out。与非平稳α-磁盘的比较表明，这两种模型具有相同的粘度值在外径产生类似的行为上的粘性时间尺度。对于六个X射线新星爆发，这表现出快速上升指数衰减（FRED）和模型拟合，我们找到了一种方法来限制湍流参数α。
2015-05-08 astro-ph.HE
Magnetic field transport in compact binaries
矮新星（DNe）和低质量X射线双星（LMXB）的爆发被认为是由于其吸积盘中的热粘性不稳定性。这些爆发提供了角动量传输机制的限制。我们探讨了角动量输运可以通过大尺度磁场的动力学演化来控制的观点。我们研究了不同处方的磁场演化对磁盘的动力学的影响。这是将磁场输运理论与观测相对抗的第一步。我们开发了一个版本的磁盘不稳定性模型，发展的密度，温度和大尺度垂直磁通量在一起。我们考虑了由湍流或磁化外流驱动的吸积。为了演化磁通量，我们使用一个玩具模型，该模型具有主要取决于局部磁化的物理激励处方。我们发现，允许磁通量平流向内提供了最好的协议与DNe光变曲线。这导致了一个混合配置与内部磁化磁盘，驱动的角动量损失的MHD流出，急剧过渡到一个外部弱磁化的湍流磁盘，在那里的爆发被触发。动态影响相当于截断一个粘性盘，使其不向下延伸到致密物体，截断半径取决于磁通量，并演变为$\dot{M}^{-2/3}$。DNe和LMXB光变曲线的模型通常需要截断外部粘性盘，以匹配观测结果。对于这种截断没有一般性的解释。我们认为这是DNe和LMXB中存在大尺度磁场的自然结果，磁通量向中心积累，产生具有快速吸积时间尺度的磁化盘。
2020-07-14 astro-ph.HE
Thermal Conduction and Thermal-Driven Winds in Magnetized Viscous Accretion Disk Dynamics
本研究构建含饱和热传导与热驱动风的旋转黑洞磁化吸积流自洽稳态模型，找到跨声速含激波的全局解，发现相关参数显著影响激波位置与参数空间，可解释黑洞爆发下降阶段的QPO频率演化特征。
2025-01-17 astro-ph.HE
Rapid, strongly magnetized accretion in the zero-net-vertical-flux shearing box
本文发现零净垂直磁通剪切盒存在两种湍流态，重点研究由强方位角磁场触发的低β态，该态具有强磁化中平面和高效角动量传输，可解释观测与理论矛盾及天体状态转变。
2025-04-14 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
