Analytic solution of a magnetized tori with magnetic polarization around Kerr black holes
我们提出了Kerr黑洞周围的第一族磁极化平衡环面。通过假设环面是线性介质，在测试流体近似中获得模型，使得可以通过磁化率$χ_{m}$来表征流体的磁极化。模型的磁流体动力学（MHD）结构通过以下Komissarov方法求解，但为了包括流体的磁极化，修改了磁性对应物的可积性条件。根据磁化率在空间中是否恒定，我们构造了两种磁化环面。在具有恒定$χ_{m}$的模型中，我们发现顺磁环面（$χ_{m}>0$）在盘的内边缘$r_{in}$和中心$r_{c}$之间的区域中比反磁环面（$χ_{m}<0$）更致密且磁化更弱;然而，我们发现$r>r_{c}$的行为相反。现在，在具有非常数$χ_{m}$的模型中，在$\partialχ_{m}/\partial r<0$的区域中，环面变得比Komissarov解更磁化，而当$\partialχ_{m}/\partial r>0$时，环面变得更少磁化。然而，值得一提的是，在本文中提出的所有解决方案中，磁压力大于流体动力压力。这些新的平衡环面可以用于研究磁介质对旋转黑洞的吸积。
2018-08-22 astro-ph.HE gr-qc
Spectral signature of oscillating slender tori surrounding Kerr black holes
上下文一些微类星体表现出毫秒准周期振荡（QPO），这可能与发生在中心黑洞附近的现象有关。吸积环的振荡已经被提出来模拟这些QPO。目标。在这里，我们的目标是确定可观察到的光谱签名细长吸积环面周围克尔黑洞。我们分析了倾斜和自旋参数对功率谱的影响。方法.在克尔度规下计算了细长环面振荡模的光线追迹功率谱。结果我们表明，振荡环面的功率谱密度是非常敏感的倾角和自旋参数。这种强烈的依赖性的倾斜和自旋的时间谱可能会导致这些参数的可观察到的约束。结论.这一工作进一步分析了振荡环面QPO模型。这是一项长期研究的一部分，最终将与观测数据进行比较。
2014-01-27 astro-ph.HE
Tori sequences as remnants of multiple accreting periods of Kerr SMBHs
活动星系核中的超大质量黑洞在其生命周期中由于吸引子与环境的相互作用而具有多吸积周期的特征。这些多吸积事件应该会在围绕吸引子运行的物质中留下痕迹。围绕SMBH运行的反向旋转甚至错位的结构将是这些事件的后果。在这项工作中，我们的任务是考虑这种吸积发生的情况下，并跟踪其残余物所代表的几个环形吸积流体，共旋或相对于中央克尔吸引子反转，并在各种制度的物质配置的演变过程中创建围绕SMBHs。我们特别关注物质不稳定性的出现，即，环面碰撞、中心克尔黑洞上的吸积，或类似喷流结构（原喷流）的产生。每个轨道配置都由旋转完美流体平衡配置的广义相对论流体动力学博耶条件决定。我们证明，序列的配置和热点，发生不稳定性，表征克尔SMBHs，主要取决于他们的自旋质量比。流体相对于中心黑洞的旋转以及流体与黑洞之间的相对旋转强烈地限制了环面吸积或碰撞的发生。我们的研究提供了吸引子的特征，可以发现和观察到多吸积事件的痕迹。
2017-11-13 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Dragged surfaces. On the accretion tori in the ergoregion
我们讨论了在Kerr黑洞的能区或接近能区外表面的扩展物质构型（“拖曳”构型）存在的条件。所考虑的共转环面是具有正压状态方程的理想流体组态，在中心克尔黑洞的赤道面上绕轨道运行。本文还讨论了在环形磁场作用下，磁环的可能性。吸引子上的指示，可以观察到拖环面的流体特性和几何特征的分析，相关的环面的稳定性和他们的意见。还讨论了拖曳环面内边缘的QPO辐射。我们认为，较小的拖动环面可能会受到一个特征的不稳定性，帧拖动的效果。这种可能性被彻底探索。这最终会导致环面的破坏（圆盘剥落），这可能与吸积和非常接近黑洞视界的区域中存在的过程相结合。环面的特征在于根据中心吸引子无量纲自旋。这些结构可以在无量纲自旋a > 0.9897 M的黑洞轨道上观察到。
2022-04-08 astro-ph.HE gr-qc
Magnetized tori with magnetic polarization around Kerr black holes: Variable angular momentum discs
本文将恒定角动量磁化厚盘模型推广为变角动量分布，构建了克尔黑洞周围具有磁极化的新平衡解，发现其形态与物理性质发生定性变化，可用于研究喷流形成及黑洞-厚盘系统的动力学与观测特征。
2024-07-08 astro-ph.HE gr-qc
Simulations of flux variability of oscillating accretion fluid tori around Kerr black holes
在几个微类星体和低质量X射线双星的X射线功率密度谱（PDS）中观测到高频准周期振荡（HF QPO）。许多提出的QPO模型的基础上振荡的吸积环形流体结构的轨道附近的一个紧凑的对象。研究了克尔黑洞附近的振荡吸积环。我们表明，显着的变化所观察到的通量可以引起的组合的径向和垂直振荡模式的细长，多变，完美的流体，非自引力环面与恒定的特定角动量。我们研究了直接共振QPO模型和修正的相对论进动QPO模型的两种振荡模式组合。
2014-12-23 astro-ph.HE
Ergo-spheres, ergo-tori and ergo-Saturns for Kerr black holes with scalar hair
我们最近报道（arXiv：1403.2757），在广义相对论中存在着与一个大质量的复杂标量场最小耦合的带有标量头发的克尔黑洞。这些解决方案之间的玻色子星和克尔黑洞插值。后者有一个众所周知的拓扑S^2的能面（能球），而前者在参数空间的一个区域中发展出一个S^1*S^1的能面（能环面）。我们证明了多毛黑洞总是有一个能区，并且这个能区由能球或能土星--即S^2 \oplus（S^1*S^1）能面--界定。在相空间的解决方案，能环面可以出现从能球断开或夹断从it. We提供了一个启发式的论点，基于一个措施的大小的能区，超辐射不稳定性-这是可能存在的-是弱的毛茸茸的黑洞比克尔黑洞具有相同的全球费用。我们观察到，对于其他旋转的“多毛”黑洞，也应该出现类似土星的、甚至更显著的能表面。
2014-06-14 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Stable Collisionless Tori Around Kerr Black Holes
Washington University in St. Louis（圣路易斯华盛顿大学）
本文首次提出围绕 Kerr 黑洞的无碰撞环解析动能平衡，为研究无碰撞吸积和喷流启动提供了理想初始条件。
2025-11-21 astro-ph.HE
Magnetized accretion disks around Kerr black holes with scalar hair -- Nonconstant angular momentum disks
本文给出了含同步标量头发的Kerr黑洞周围磁化厚圆盘（或圆环）稳态模型的新的平衡解。这里报道的模型在很大程度上扩展了我们以前的结果的基础上沿赤道平面的比角动量的恒定径向分布。我们引入了一种新的方法来规定的磁盘的角动量分布的基础上结合以前的两个建议和计算的赤道平面外的角动量分布诉诸冯Zeipel柱的建设。我们发现，在黑洞时空的标量头发的效果可以产生显着的差异相比，如果时空是纯粹的克尔盘形态和属性。在我们的样本中，在最极端的背景多毛黑洞时空中建造的一些环面显示出引力能量密度的两个最大值的出现，这影响了盘的物理量的径向轮廓分布。本文所报道的模型可以作为初始数据，用GRMHD程序进行数值演化，以研究其稳定性。此外，它们可以作为照明源，建立克尔黑洞的阴影与标量头发，这可能有助于进一步限制无头发假设作为新的观测数据的收集。
2021-07-05 astro-ph.HE gr-qc
Flip-Flop Shocks and Tori in Bondi-Hoyle-Lyttleton Accretion onto Rotating Kerr-Weyl Black Holes and Their Quasi-Periodic Variability
American University of the Middle East（中东美国大学）；Zhejiang Normal University（浙江师范大学）
该研究通过GRHD模拟，探究克尔-外尔黑洞的邦迪-霍伊尔-利特尔顿吸积，发现曲率参数η不同时会出现稳定激波锥、触发器振荡或振荡环面，其准周期振荡特性可用于约束外尔曲率参数k。
2026-10-12 astro-ph.HE gr-qc
Magnetized tori around a uniformly accelerating black hole
本文将相对论厚吸积盘模型推广到自旋带电加速黑洞的C-度量背景，研究其性质与参数依赖，并表明该背景可通过吸积盘观测特征与Kerr时空区分。
2022-11-05 astro-ph.HE gr-qc
Magnetized accretion disks around Kerr black holes with scalar hair - I. Constant angular momentum disks
随着引力波通道和电磁波通道中新的观测数据的收集，测试黑洞的真实性质--无毛假设--将在未来几年变得越来越精确。本文研究了具有同步标量头发的Kerr黑洞的数值生成时空，并建立了它们周围磁化厚盘（或环面）的稳态模型。我们的方法假设圆盘不是自引力的，它们服从多方状态方程，它们的比角动量的分布是恒定的，并且它们是边缘稳定的，即圆盘完全填满它们的罗氏瓣。此外，与文献中现有的方法相反，我们的模型是热力学相对论的，因为流体的比焓可以采用显著大于1的值。我们研究了吸积环的形态和性质对所考虑的黑洞类型的依赖关系，从具有不同自旋参数的纯Kerr黑洞，即从Schwarzschild黑洞到接近极值Kerr黑洞，再到具有不同ADM质量和视界角速度的标量头发的Kerr黑洞.两种类型的黑洞的磁盘属性之间的比较。在这项研究中讨论的磁化，平衡盘模型的序列可以被用来作为初始数据的数值相对论代码，以调查其动态（非线性）的稳定性，并与射线跟踪代码串联使用，以获得合成图像的黑洞（即阴影）在天体物理学相关的情况下，光源是由一个发射吸积盘。
2018-11-28 astro-ph.HE gr-qc
Ringed accretion disks: evolution of double toroidal configurations
本文研究了由两个环构成的环形吸积盘，它们围绕中心超大质量Kerr黑洞的赤道平面旋转。根据Paczynski力学平衡破坏，讨论了宏观位形（环状盘）中每个环的不稳定相的出现。在完整的广义相对论处理，我们认为在这些配置的演变的表征相关的克尔时空的几何形状的影响。在不同时空中的环的稳定性的讨论，使我们能够确定特定类别的中心克尔吸引子依赖于他们的无量纲自旋。作为这种分析的结果，我们设置的环形磁盘的环的形态和它们的旋转相对于中央黑洞和彼此的进化方案的限制。该系统的不稳定相动力学对于与活动星系核（AGN）中超大质量黑洞吸积有关的高能现象和类星体中X射线辐射中可观测到的极高能现象具有重要意义。
2017-04-13 astro-ph.HE gr-qc
Local Stability of Strongly Magnetized Black Hole Tori
研究了在纯环面磁场拓扑下，强磁化相对论环面Kerr黑洞的局部稳定性。我们的方法包括解决全色散关系数值和解决一个简化的分析处理。这两种方法都表明，这样的环面受到不稳定的非轴对称的磁旋转模式，无论这样的背景属性的气体-磁压力比和特定的角动量分布。我们表明，我们的模态分析匹配以及在全球，三维，广义相对论磁流体动力学模拟中所看到的。
2014-12-15 astro-ph.HE
Ringed accretion disks: equilibrium configurations
研究了一个由若干个环围绕一个超大质量Kerr黑洞吸引子旋转组成的环形吸积盘模型。环形盘的每个环由旋转完美流体的平衡构型的广义相对论流体动力学Boyer条件支配。环面的性质，然后可以确定一个适当定义的有效的潜力，反映背景克尔几何和离心效应。在超大质量黑洞周围物质结构的演化过程中，环形盘可以在不同的状态下产生。因此，同向旋转环和反向旋转环都必须被认为是环状圆盘的组成部分。我们提供了各种环形配置的存在性和稳定性的模型参数的约束条件，并讨论发生吸积到克尔黑洞和可能的发射喷气机从环形磁盘。我们证明，各种环形磁盘可以其特征在于由一个最大数量的环。我们还提出了一个扰动分析的基础上的环盘的振荡组件的演变。环状盘演化的不稳定阶段的动力学似乎是有前途的高能量现象在活动星系核中表现出来。
2015-10-13 astro-ph.HE gr-qc
General relativistic rotational energy extraction from black holes-accretion disk systems
我们约束的BH自旋的无量纲参数的评估，总的旋转能量提取与BH质量。能量提取可以为流出提供动力，然后可以观察到流出。我们涉及的能量提取的吸积配置和吸积过程发生在一个集群的共转和反转环面围绕一个中心克尔SMBH，关联的吸积过程的特点。我们涉及的区域的环面参数的能量提取过程中，绑定到光表面的性质，通过使用的光束，相关的措施在不同区域的时空。我们评估的BH吸积盘的属性，并关联时空之前和之后的过渡，由于能量提取。光表面与Killing视界的发生器相关，证明了几何形状的静止观察者的极限频率。我们认为光子限制曲线的固定观察员作为约束的各种过程中，这些频率的调节，涉及不同的BH状态，之前和之后的能量提取，调查区域接近BH的视野和旋转轴。从方法论的观点出发，我们用度规丛定义的裸奇点-BH对应预言了BH-吸积盘系统的观测特性。分析点相关BH旋转\approx 0.94 M、\approx 0.7 M和\approx 0.3 M。我们显示的旋转律的环面，束的特征频率和相对论速度定义的冯Zeipel表面之间的关系。共转形成的下限是\ell /a \geq 2，对于反向旋转环面\ell /a \leq -22/5（\ell是流体的比角动量）。
2021-08-16 astro-ph.HE gr-qc
Twisted doughnuts: Thick disk torus around equatorial asymmetric black hole
RIKEN iTHEMS（理化学研究所 iTHEMS）；Center of Applied Space Technology and Microgravity (ZARM), University of Bremen（不来梅大学应用空间技术与微重力中心（ZARM））；Gauss-Olbers Space Technology Transfer Center, University of Bremen（不来梅大学高斯-奥尔伯斯空间技术转移中心）；Leibniz University of Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
研究探讨了在广义相对论之外效应影响下，围绕黑洞的环形结构如何因赤道不对称性而扭曲，通过非自引力的波兰甜甜圈模型扩展了薄盘结果。
2026-04-07 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Effect of the toroidal magnetic field on the runaway instability of relativistic tori
失控不稳定性在黑洞周围的流体环中起作用。它影响接近临界（尖点溢出）配置的系统。逃逸效应取决于流体角动量分布的径向轮廓l（R），中心黑洞的无量纲自旋a，以及其他因素，如自引力。先前已经证明，对于径向角动量分布的幂律依赖性，对于足够高的正值q，非磁化环面总是变得失控稳定。在这里，我们讨论了失控的不稳定性的轴对称模型的框架内的理想流体赋予一个纯环形磁场的作用。尖点上物质的逐渐吸积将质量和角动量转移到黑洞中，从而改变了克尔度规的内禀参数。我们研究了气体与磁压力的比值和模型的其他参数对临界位形演化的影响，这些临界位形正好处于尖点溢出的边缘。我们表明，环形磁分量内的吸积环不会改变其振荡的频率显着。我们确定这些振荡的径向周转模式。即使在环面的纯流体动力学状态稳定的情况下，这些微弱的影响也可能触发失控不稳定性。另一方面，在大多数情况下，稳定的配置不受影响，初始偏差在几个轨道周期后逐渐衰减。我们展示了依赖于初始磁化强度β、斜率q和自旋a的环面演化的例子。环形磁场在吸积过程的早期阶段起着更重要的作用，直到扰动位形找到新的平衡或由于失控不稳定性而消失。
2013-05-28 astro-ph.HE
Temperature properties in magnetised and radiatively cooled two-temperature accretion flows onto a black hole
在对黑洞吸积的广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟中，通常采用关于电子热力学的简化假设。为了解决这个问题，我们已经开发了一个自洽的方法来研究磁化和辐射冷却的两个温度吸积流周围的克尔黑洞在两个空间维度。该方法包括几个加热过程，辐射冷却，以及通过库仑相互作用的电子和离子之间的耦合。我们测试我们的方法进行轴对称GRMHD模拟的磁化环面吸积到克尔黑洞在各种天体物理场景。通过这种方式，我们发现，库仑相互作用和辐射冷却的列入影响的离子和电子的热力学性质，显着改变后者的温度分布，并强调了一个双温度的方法时，成像这些流的重要性。此外，我们还发现吸积率不仅影响流的整体性质，而且还影响电子和离子的热力学性质。有趣的是，我们观察到定性不同的温度特性SANE和MAD吸积模式，同时保持相同的吸积率，这可能有助于区分MAD和SANE吸积流通过观察。最后，我们提出了两个新的关系的温度比的电子，离子，和气体的等离子体$β$参数。新的关系式为处理Sgr A* 和M1，87 * 等超大质量黑洞上的双温吸积流提供了一种简单而有效的方法.
2022-10-31 astro-ph.HE gr-qc
Aspects of GR-MHD in High-Energy Astrophysics
本文主要研究广义相对论-磁流体力学在高能天体物理中的应用。我们讨论的相关性的GR-HD同行制定探索几何厚盘模型和约束的GR-MHD塑造吸积配置的物理。描述了围绕中心超大质量黑洞（SMBH）的环面团模型。这些轨道环聚集体形成几何厚，压力支持，完美的流体环，与复杂的不稳定性过程，包括环碰撞出现和授权的范围广泛的活动相关的expectandly嵌入物质环境的活动星系核。一些注释包括在与原喷流相结合的聚集体上，由与几何厚环面相关联的开尖解表示。对GR-MHD公式在高能天体物理学中应用的一些关键概念的探索，首先讨论了最一般的Einstein-Euler-Maxwell系统的初始数据问题，并在相对论几何背景下解决了这个问题。然后将该系统设为拟线性双曲形式，并讨论了降阶过程。然后，考虑确定的对称性的自引力系统的稳定性问题的分析，考虑的几何部分的扰动也准线性双曲发病。因此，我们专注于理想的GR-MHD和自引力等离子体球。最后，我们得出了几何厚GR-HD盘在其GR-HD公式中围绕Kerr SMBH引力的模型，并在盘的力平衡方程中包括环形磁场的影响，确定了其在环面拓扑和稳定性中的影响
2020-05-08 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Evolution of Shock Structures and QPOs After Halting BHL Accretion onto Kerr Black Hole
本文首次研究停止BHL吸积后克尔黑洞周围新等离子体结构中螺旋激波激发的QPOs，发现LFQPOs仅出现在超声速流中，非线性耦合共振仅出现在快速旋转黑洞中，模拟频率与多个观测源一致，统一解释了QPOs的持续性与间歇性。
2025-08-18 astro-ph.HE
Chaotic magnetic disconnections trigger flux eruptions in accretion flows channeled onto magnetically saturated Kerr black holes
本研究通过三维理想GRMHD数值模拟，揭示磁化饱和黑洞吸积流中相对论磁重联的起始与磁通量爆发的初始发展机制，发现其由断开域微小密度间隙触发，足点旋转或致黑洞新月图像变异性。
2024-10-10 astro-ph.HE
Non-linear evolutions of magnetised thick discs around black holes: dependence on the initial data
我们建立一个高度旋转的克尔黑洞周围的磁化厚盘的平衡解，并将这些初始数据演化到大约100个轨道周期的最终时间。本文报道的数值模拟求解广义相对论磁流体力学方程组使用BHAC代码，并在轴对称进行。我们的研究假设非自引力，多变，恒定的角动量盘赋予一个纯粹的环形磁场。为了建立初始数据，我们考虑三种方法，其中两种方法将磁场在一个自洽的方式和第三种方法，其中的磁场包括作为一个扰动，否则纯流体动力学的解决方案。为了测试的依赖性的演变的初始数据，我们探讨了四个代表性的值的磁化参数跨越几乎流体动力盘非常强的磁化环面。初始数据被扰动，以允许质量和角动量吸积到黑洞上。在初始数据的长期演变中发现了显著的差异。特别是，我们的研究表明，高度磁化的磁盘是不稳定的，因此容易被完全吸积和驱逐，除非磁场是纳入到初始数据中的自洽方式。
2020-01-27 astro-ph.HE gr-qc
Simple analytic formula relating the mass and spin of accreting compact objects to their rapid X-ray variability
在前人对黑洞（BH）和中子星（NS）周围吸积盘的周转振荡研究的基础上，提出了一种新的高频准周期振荡模型（CT模型），它处理边缘溢出吸积环中流体的振荡（即，由尖部终止的环面）。根据初步调查，该模型提供了更好的拟合NS QPO数据相比，相对论性进动（RP）模型。这也意味着银河系微类星体BH自旋的上限要高得多。一个简短的解析公式已经注意到，很好地再现模型的预测在史瓦西时空的QPO频率。在这里，我们推导出这个公式的扩展版本，适用于旋转紧凑的对象。我们开始考虑克尔时空，并推导出一个公式，不限于一个特定的特定角动量分布的内部吸积流，如开普勒或常数。最后，我们考虑Hartle-Thorne时空，并包括NS扁率所暗示的修正。对于单个参数的特定选择，我们的关系提供了由CT模型预测的频率。对于另一个值，它提供RP模型预测的频率。我们的结论是，该公式是很好的适用于旋转扁率NS和这两个模型。我们简要地说明了我们的简单公式在几个NS源的应用，并确认预期的CT模型是兼容的NS质量的现实值，并提供更好的数据拟合比RP模型。
2022-03-09 astro-ph.HE
Black hole-neutron star mergers and short GRBs: a relativistic toy model to estimate the mass of the torus
由黑洞和中子星组成的双星系统的合并可能会留下一个围绕黑洞旋转的热而致密的物质环。虽然数值相对论模拟对于准确模拟这一过程是必要的，但它们的计算成本也很高，并且目前无法覆盖可能参数的大空间，其中包括相对质量比、恒星致密性和黑洞旋转。为了减轻这一点，并提供一个第一个合理的覆盖面的空间参数，我们已经开发了一种方法来估计剩余环面的质量从黑洞-中子星合并。玩具模型利用改进的相对论仿射模型来描述扩展的三轴椭球体围绕克尔黑洞轨道的潮汐变形，并通过考虑组成恒星的流体粒子在潮汐破裂时处于束缚轨道上来测量残余环面的质量。我们调整玩具模型，通过使用完全广义相对论模拟的结果，获得百分之几的相对精度，并使用它来广泛调查的参数空间。这样，我们发现，环面的质量是最大的系统与高旋转的黑洞，小恒星的紧凑性，和大的质量比。例如，一颗致密度为0.1的非常大的恒星围绕一个无量纲自旋为0.85、质量比约为0.3的黑洞旋转，可以产生质量为1.33太阳质量的环面。然而，对于天体物理学上更合理的质量比~0.14和恒星致密性的规范值~0.145，玩具模型设定了一个相当小的环质量上限，小于~0.34太阳质量。
2010-11-05 astro-ph.HE gr-qc
