Twin Stars within the SU(3) Chiral Quark-Meson Model
我们利用基于SU（3）夸克-介子模型的夸克物质状态方程，给出了夸克星托尔曼-奥本海默奇性方程的新的稳定解，该方程显示了手征相变的开始.这些新的解在质量-半径关系中表现为两个稳定的分支，允许所谓的双星，即两个稳定的夸克星解具有相同的质量，但半径明显不同。我们找到的解决方案是兼容的因果关系，致密物质的稳定性条件，天体物理的毫秒脉冲星PSR J1748- 2446 ad的旋转和2 $M_{\odot}$脉冲星质量约束的约束。
2016-12-19 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Classical and relativistic flux of energy conservation in astrophysical jets
在星系际介质中传播的湍流喷流的能流守恒允许推导经典和相对论情况下的运动定律。三种类型的IGM被认为是：常密度，双曲和逆幂律密度下降。利用磁压与静止密度之间的线性关系，导出了磁场沿射电喷流演化的解析规律。天体物理的应用作出的中心线强度的同步辐射在NGC315和磁场的3C273。
2016-01-11 astro-ph.HE
Relativistic magnetic reconnection in pair plasmas and its astrophysical applications
本文综述了相对论条件下成对等离子体中磁重联的物理过程，即磁场拓扑结构发生变化，磁能转化为动能的过程。我们专注于理论的进步和粒子在细胞中的代码的成熟驱动的领域的最新进展。这项工作表明，在当前片的碎片不稳定性可以发挥关键作用，在设置的重联速度和影响所产生的粒子加速，各向异性，整体流量和辐射。然后，我们讨论了这种新的理解相对论重联可以应用到高能天体物理现象，重点是恒星，脉冲星风星云，和活动星系核喷流。
2014-12-08 astro-ph.HE
Physics and phenomenology of weakly magnetized, relativistic astrophysical shock waves
弱磁化的相对论性无碰撞激波不仅是高能天体物理源中相对论性喷流的自然产物，而且还与通过粒子加速和辐射的能量耗散的一些最突出的表现有关。也许它们最奇特和最令人兴奋的特征是，维持加速过程的磁化湍流，以及（可能）次级辐射本身，是由被加速的粒子本身自激发的，因此这些冲击波的现象学在很大程度上取决于冲击波的微观物理。在这篇评论中，我们绘制了一个状态报告，这种微观物理，基准分析参数与粒子在细胞模拟，并提取直接感兴趣的现象学的后果，特别是关于所谓的微观物理参数中使用的现象学研究。
2020-12-16 astro-ph.HE
Numerical simulations of dynamics and emission from relativistic astrophysical jets
活动星系核（AGN）和伽马射线暴（GRB）的相对论性喷流（喷流）的宽带辐射包含了关于喷流本身性质和发射喷流的中心发动机的有价值的信息。模拟喷流的观测特征是使用专门为计算天体物理等离子体的多波长、随时间变化的非热发射而开发的辐射转移代码计算的。我们提出了一系列长期项目的结果，致力于了解的动力学和喷流在秒差距尺度AGN喷流，耀变体和余辉阶段的伽玛暴的排放。
2013-01-20 astro-ph.HE
Confirming the existence of twin stars in a NICER way
我们表明，未来的半径测量的NICER任务有可能揭示存在一个强大的相变在致密的中子星物质确认存在所谓的双星，紧凑的恒星配置具有相同的质量，但不同的半径。本文用变刚度的相对论平均场状态方程讨论了NICER对J0740+6620和J0030+0451的最新半径约束，并将其与一阶相变联系起来.我们表明，双星解决方案是兼容的新的半径约束，但位于半径\emph{below}目前的约束NICER作为一个强相变在中子星物质的吸烟枪。如果第一支中子星的质量超过$2\,M_\odot$，发生强烈的相变，这种情况就会实现。
2021-09-09 astro-ph.HE nucl-th
Topics in microphysics of relativistic plasmas
天体物理等离子体的参数可能与研究较多的实验室和空间等离子体有很大的不同。特别地，磁场可以是等离子体的主要成分，其能量密度超过粒子静止质量能量密度。磁场决定了等离子体的动力学演化、能量耗散和非热粒子的加速。最近的数据来自天体物理学的高能量任务，如磁星爆发和蟹状星云耀斑，指出磁重联的重要性，在这些对象。在这篇评论中，我们概述了一个广泛的问题，在磁主导的相对论等离子体的天体物理相关的过程。讨论了相对论等离子体的大尺度动力学、相对论重联和重联层粒子加速、力-费等离子体中的湍流级联等问题。一些天体物理应用也进行了讨论。
2013-05-16 astro-ph.HE
PIC methods in astrophysics: Simulations of relativistic jets and kinetic physics in astrophysical systems
颗粒池（PIC）方法是由Oscar Buneman、Charles Birdsall、Roger W. Hockney和John Dawson在20世纪50年代提出的，随着计算能力的发展，已经在天体物理、磁层以及太阳等离子体等多个领域得到了进一步的发展，最近还用于大气和激光等离子体物理。目前有超过15个半公开PIC代码，我们在本次审查中讨论。随着世界各地高性能计算设施的计算能力不断提高，其应用也得到了广泛的发展。利用这些系统可以研究天体物理等离子体的各种课题，如磁重联、黑洞和黑洞磁层、非相对论和相对论激波、相对论喷流和激光等离子体物理。我们回顾了大量的天体物理现象，如相对论性喷流，不稳定性，磁重联，磁共振，以及PIC模拟的激光等离子体物理（直到2021年），强调在模拟中涉及的物理。最后，展望了中子星、黑洞及其合并的喷流模拟的未来，并从千万亿次和亿次计算的角度讨论了PIC模拟的未来。
2021-07-09 astro-ph.HE
The baryon loading effect on relativistic astrophysical jet transport in the interstellar medium
天体物理学相对论喷流的组成仍然不确定。通过动力学粒子模拟，我们发现，在喷流中的重子分量，或所谓的重子加载效应（BLE），严重影响相对论喷流输运动力学的星际介质。一方面，由于喷流电子通过布内曼诱导的静电波和韦伯介导的无碰撞激波从喷流重子中吸收了大量能量，相对论喷流可以在更远的距离内传输;另一方面，通过增加BLE，射流电子相空间分布可以由底部宽单峰结构转变为中心宽多峰结构，这在很大程度上影响所观察到的射流形态。相关的天体物理学研究的意义进行了讨论。
2018-09-21 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Relativistic hybrid stars in light of the NICER PSR J0740+6620 radius measurement
我们探讨了最近的半径测定PSR J 0740 +6620的NICER实验结合PREX-II实验的中子皮肤测量和相关的推理的对称性能量的斜率的影响，混合星的结构与一个强大的一级相变从核子到夸克物质。我们将协变的密度泛函核子状态方程与夸克物质的常声速状态方程结合起来。我们表明，从GW 170817得到的半径和潮汐变形范围可以调和的PREX-II实验的含义，如果有一个相变的夸克物质的低质量致密星。在高质量段中，EoS需要具有刚性，以符合质量为$M\simeq 2M_{\odot}$和$M\simeq 1.4M_{\odot}$的PSR J 0740 +6620和J 0030 +0451的大半径推断。我们表明，双星不排除，但质量和半径范围（与$M \geq M_\odot$）被限制在狭窄的域$ΔM_{\rm twin} \lesssim 0.05 M_\odot$和$ΔR_{\rm twin} \sim 1.0$ ~km。我们还表明，在声速平方值为$s=0.6$和$s=1/3$的情况下，孪生配置的存在与GW 190814事件中的光伴星是一颗混合星是相容的。
2021-12-22 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
First-Principles Theory of the Relativistic Magnetic Reconnection Rate in Astrophysical Pair Plasmas
我们发展了强磁化对等离子体中相对论性磁重联率的第一性原理模型。通过考虑x线附近的能量预算和所需的电流密度，我们分析表明，在磁主导的相对论制度，x线的热压力是显着低于上游的磁压力，由于极端的能量需要维持电流密度，符合动力学模拟。这导致上游磁场线塌陷，产生开放的流出几何形状，从而实现快速重连。这一结果对于理解广泛的极端天体物理环境非常重要，在这些环境中，快速重联被用来解释瞬态耀斑和非热粒子特征等观测结果。
2023-01-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Impact of the nuclear equation of state on the formation of twin stars
本研究在混合星物态方程元模型中，探讨双生星形成对核物质等参数的依赖性，发现富中子核物质对称能的斜率L和曲率K_sym显著影响双生星形成，对称核物质EOS变化影响极小。
2025-01-17 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
Bayesian Inference of Dense Matter Equation of State within Relativistic Mean Field Models using Astrophysical Measurements
我们提出了一个贝叶斯分析，以约束致密核子物质的状态方程，利用现有的数据，从对称核物质饱和，从紧凑的X射线源的观测和从引力波事件GW 170817。对于第一次，这样的分析是通过使用一类模型，相对论平均场模型，它允许始终构建一个状态方程在很宽的范围内的密度，同位旋不对称性和温度。选定的模型类包含五个核物理经验参数饱和，我们构建的联合后验分布。通过探索不同类型的先验，我们发现，状态方程的最大的证据是那些具有强烈的减少的核子在致密的物质，这可以解释为一个相变的指示手征对称性恢复阶段的有效质量。这些状态方程反过来预测$R_{1.4} \sim 12$ km。最后，我们提出了一个初步的调查，包括$Λ$超子的效果表明，他们出现在恒星质量大于约$1.6 M_{\odot}$和导致半径大于约$R_{1.4} \sim 14$公里。在这里探索的模型中，这种颗粒的形成与GW170817的约束条件不一致。
2020-07-18 astro-ph.HE nucl-th
Twin peak HF QPOs as a spectral imprint of dual oscillation modes of accretion tori
在几个微类星体和低质量X射线双星的X射线功率密度谱中观测到了高频（毫秒）准周期振荡（HF QPO）。通常同时检测到两个不同的QPO峰，即所谓的双峰QPO，表现出它们的频率比接近或等于3/2。根据分析理论和以前的研究可观察到的光谱签名，我们的目标是建模的双峰QPO的光谱印记的特定的双振荡制度定义的最低的径向和垂直振荡模式的光学厚细长环面与恒定的特定角动量的组合。我们研究了功率谱和荧光K $α$铁线轮廓的两个不同的模拟设置与模式频率关系对应的周转共振HF QPOs模型和修改的相对论进动QPOs模型。我们使用相对论射线追踪的并行模拟代码LSDplus。在Kerr时空几何的背景下，我们分析了远距离观测者的倾角和中心紧致物体的自旋的影响。振荡的细长环面的相对论光学投影示出了与频移有关的假彩色图像。我们表明，进行模拟产生功率谱与对应的径向和垂直振荡模式的频率与适当的比例等于3/2的倾斜度和自旋值在很宽的范围内的一对主导峰。我们还讨论了一个非常小的和非常高的倾角，以及不稳定的高自旋相对论类旋进配置预测恒定的频率比等于1/2的例外情况。我们证明了显着的依赖性扩大K $α$铁线的档案上的倾斜的遥远的观察者。
2015-05-25 astro-ph.HE
The possibility of twin star solutions in a model based on lattice QCD thermodynamics
在一个受格点量子色动力学约束的有效模型中研究了致密星的性质，特别是双星解的存在性。该模型在大的重子密度进行修改，将大量的各种方案的一阶相变的退禁闭夸克的阶段。这是通过匹配袋模型状态方程的两个不同的变体来实现的，以估计袋模型参数对中子星的第二家族的出现的作用。产生的中子星序列进行了比较，从天体物理观测和引力波分析的恒星质量，半径和潮汐变形的现代约束。结果发现，大多数可能的情况不利于强相变夸克物质和不支持的猜想的第二个家庭的中子星。
2021-01-18 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Charged-current neutrino opacity within the relativistic Hartree-Fock framework for astrophysical simulations of core-collapse supernovae and binary neutron star mergers
Wroclaw University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；University of Wrocław（弗罗茨瓦夫大学）；Silesian University in Opava（奥帕瓦西里西亚大学）
本文基于中微子弱相互作用在致密星体爆发和双中子星并合中的重要作用，发展了描述底层核介质的改进方法，通过引入动量依赖的核相互作用，提高了中微子电荷电流弱率的计算精度。
2026-10-19 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Shock wave structure in astrophysical flows with an account of photon transfer
为了准确处理超新星激波爆发、伽马射线暴和吸积盘等高能天体物理现象中的激波传播，有关辐射转移的知识起着至关重要的作用。本文通过求解辐射转移的玻尔兹曼方程，研究一维狭义相对论辐射流体力学。辐射激波的结构计算了一些激波管的问题，包括强激波，相对论和辐射为主的情况下。计算使用迭代技术，始终解决相对论流体力学和相对论共动辐射转移方程。将辐射转移解与爱丁顿近似解和M1封闭解进行了比较。本文对辐射矩方程进行了定性分析，并对非相对论情况下跳跃间断的存在条件进行了数值研究。
2016-02-29 astro-ph.HE
A new quark-hadron hybrid equation of state for astrophysics - I. High-mass twin compact stars
目的：提出了一个新的微观强子-夸克混合状态方程模型，并由此构造了紧凑的混合星构型。它们由夸克核和强子壳层组成，在它们的界面处有一级相变。由此产生的质量-半径关系符合最新的天体物理学约束。研究方法：夸克物质的描述是基于量子色动力学（QCD）激发的手征方法与高阶夸克相互作用的狄拉克标量和矢量耦合通道。对于强子物质，我们选择一个相对论性的平均场状态方程与密度依赖的耦合。由于核子是在准粒子框架下处理的，考虑到核子的有限尺寸，对超饱和密度下的核物质状态方程进行了排除体积修正。结果如下：这些新的方面，在强子阶段和高阶排斥相互作用的强子阶段，导致一个强大的一阶相变与大潜热，即能量密度跳跃在相变，这满足了一个标准的不连续的第三家族分支的致密恒星的质量-半径关系。这些双星的质量很高（$\sim$ 2 M $_\odot$），与目前观测到的高质量双星有关。结论：这一分析提供了一种独特的可能性，通过对致密星的半径观测来探测零温和大化学势下的QCD相图，甚至支持QCD相图中临界点的存在。
2015-03-30 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
General Relativistic White Dwarfs and Their Astrophysical Implications
我们考虑应用广义相对论性均匀旋转的白矮星的几个天体物理现象有关的自旋和自旋的时代和延迟Ia型超新星爆炸的超-Bracrasekhar白矮星，在那里我们估计的“自旋”的寿命由于磁偶极子制动。此外，我们还描述了软伽马重复星和异常X射线脉冲星的物理性质，它们是大质量快速旋转的高磁化白矮星。特别地，我们考虑了一个所谓的低磁场磁星SGR 0418+5729作为一个大质量的快速旋转的高磁化白矮星，并给出了边界的质量，半径，转动惯量，和磁场通过要求广义相对论均匀旋转的配置是稳定的。
2014-12-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Macro-scale fast flow and magnetic field generation in 2-temperature relativistic electron-ion plasmas of astrophysical objects
我们证明了在天体的二温相对论电子-离子等离子体中，由于统一的反向发电机/发电机机制，同时产生了宏观尺度的快流和强磁场。所产生的动态磁场放大和/或流动加速与初始湍流动能/磁（磁）能成正比;该过程对相对论热电子-离子分数温度和磁流体耦合非常敏感。结果表明，对于白矮星吸积热天体物理流/双星系统的实际物理参数，总是存在这样一个色散关系的实解，它保证了Alfvén马赫数为$> 10^6$的色散强超Alfvénic宏观流/流出的形成和/或超强磁场的产生。
2021-12-17 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Solving the relativistic rankine-hugoniot condition in presence of magnetic field in astrophysical scenario
Rankine-Hugoniot条件是研究天体物理中相变的一个重要条件，主要是研究从中子星（NS）到夸克星（QS）的相变。相变是由燃烧前沿引起的，该燃烧前沿从中心行进到表面。状态方程和温度方程在决定导致中子星相变的波前传播的性质方面起着巨大的作用。引入了磁场，得到了修正的垂直激波和斜激波守恒条件。垂直激波的数值解如图所示，发现磁场有助于激波的产生。它间接地暗示了物质的不稳定性，从而暗示了NS对于非常高的磁场的不稳定性，这意味着NS只能支持有限的磁场强度。
2010-12-24 astro-ph.HE
Twins in the Shadow: Phase Transitions in Proto-Neutron Stars
Hamburger Sternwarte, University of Hamburg（汉堡天文台，汉堡大学）；The Oskar Klein Centre, Department of Astronomy, AlbaNova, Stockholm University（奥斯卡·克莱因中心，天文学系，阿尔巴诺瓦，斯德哥尔摩大学）
研究强子-夸克一阶相变对原中子星演化的影响，发现引力孪星仅在混合星无重子孪星时可能，多数孪星对在高密度相变下被排除。
2026-10-05 astro-ph.HE nucl-th
Astrophysical ZeV acceleration in the relativistic jet from an accreting supermassive blackhole
吸积超大质量黑洞是活动星系核（AGN）的中心发动机，它能够激发出极强的Alfven波，其波长（波包）的大小以其块状性为特征。有质动力和尾流场由活动星系核（blazar）喷流中传播的阿尔芬波驱动，并将质子/核加速到超过Zeta电子伏特（ZeV $=10^{21}$ eV）的极端能量。这样的加速是迅速的、局部的，并且不会受到费米加速中包围的多重散射/弯曲的影响，所述多重散射/弯曲导致超过$10^{19}$ eV的过度同步辐射损失。发现ZeV宇宙射线的产生率与观测到的耀变体γ射线光度函数及其时间变化是一致的。
2013-09-02 astro-ph.HE
Theory and Applications of Non-Relativistic and Relativistic Turbulent Reconnection
由于雷诺数极高，现实的天体物理环境是湍流的。因此，描述天体物理重联的重联理论不应忽略湍流对磁重联的影响。湍流是众所周知的改变许多物理过程的性质显着，在这篇评论中，我们声称，磁重联是不是一个例外。我们强调，不仅天体物理学上的湍流是普遍存在的，而且磁重联本身也会引起湍流。因此，在任何现实的天体物理重联设置中，都必须考虑湍流。我们认为，由于MHD湍流在相对论和非相对论的情况下的相似性的磁重联理论的非相对论的情况下，可以扩展到相对论的情况下，我们提供的数值模拟支持这一猜想。我们还提供了定量的理论预测和数值实验结果的比较，包括湍流重联是自驱动的情况下，即在系统中的湍流是由重联过程本身产生的。我们展示了如何湍流重联需要违反磁通量冻结，这一结论，有真正深远的影响，许多现实的湍流天体物理环境。此外，我们考虑湍流重联的观测测试以及理论的许多影响。前者包括太阳和太阳风的重联，后者包括湍流重联引起的重联扩散过程、高能粒子的加速、与黑洞源有关的湍流重联爆发以及伽马射线暴。最后，我们解释了为什么湍流重联不能解释的湍流电阻率或通过平均场的方法。
2015-12-09 astro-ph.HE
Relativistic Magnetic Reconnection in Astrophysical Plasmas: A Powerful Mechanism of Nonthermal Emission
本综述探讨了天体物理等离子体中相对论磁重联的动理学物理，总结了其在等离子体加热、非热粒子加速、辐射重联及高能源全局模型中的最新进展与未来方向。
2025-07-16 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Astrophysical implications on hyperon couplings and hyperon star properties with relativistic equations of states
超子是中子星内部的基本组成部分。对超声波相互作用知之甚少，是实验室研究超核和中子星观测的不确定性来源。在这项工作中，我们进行贝叶斯推断的现象学超子核子相互作用使用的潮汐变形测量的GW 170817双中子星合并探测LIGO/Virgo和PSR J 0030 +0541和PSR J 0740 +6620的质量半径测量探测NICER。该分析基于相对论平均场论中的一组严格的相对论中子-星-物质状态方程，该方程具有超子，自然地满足因果关系要求和经验核物质性质。我们特别利用最近推导出的强相关性的标量和矢量介子超子耦合，施加在单$Λ$超核中的测量$Λ$分离能，并进行了四个不同的测试或没有强相关性。我们发现，实验室的超核约束保证了足够大的$Λ$ -标量介子耦合，以匹配超子星物质中的大矢量耦合。当采用目前实验室和天体物理数据联合分析得到的超子耦合最可几区间时，我们发现超子星的最大质量至多为所选刚性状态方程组的$2.176^{+0.085}_{-0.202}M_{\odot}$（$68\%$可信区间）。基于我们的分析，对超子对恒星半径的影响进行了量化，并给出了超子星的各种性质。
2022-10-25 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Supermassive Neutron Stars Rule Out Twin Stars
我们研究了一个假设的$2.5\,\mathrm{M_\odot}$中子星在强相变到夸克物质的可能性方面的影响。我们使用的状态方程（EoS）的变化的刚度提供了一个参数化的相对论平均场模型过渡到夸克物质的一阶相变与恒定的声速。我们发现，在能量密度的不连续性和EoS产生的最大质量之间有很强的联系。我们证明，高的最大质量不能实现大的不连续性能量密度，这是必要的可见双星，特别是软EOS。因此，双星和$M_{max}\gtrsim2.2\,M_\odot$的最大质量是相互排斥的。
2021-09-15 astro-ph.HE
Nonlinear Coupling of Electromagnetic and Spin-Electron-Acoustic Waves in Spin-polarized Degenerate Relativistic Astrophysical Plasma
研究有限振幅电磁波在部分自旋极化简并等离子体中传播引发的不稳定性，发现其源于电磁波与纵向自旋电子声波的相互作用，且不稳定性随自旋极化增强而增加。
2022-02-23 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Strong model-agnostic constraints for twin-star solutions
University of Helsinki（赫尔辛基大学）；Ohio State University（俄亥俄州立大学）
本文通过模型无关的贝叶斯分析，发现双星解的观测约束排除了除两类之外的所有可能，且两类均未表现出共形化，从而排除了传统双星场景。
2025-12-22 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Rankine-Hugoniot Relations in Relativistic Combustion Waves
Rankine-Hugoniot关系是描述与天体物理现象相关的相对论反应波的基本元素，在相对论范围内分析了爆轰和爆燃各种传播模式的Rankine-Hugoniot关系，其结果适当地退化到非相对论和高度相对论的极限。负压下游流的存在是相对论冲击波，这可能是在理解暗能量的性质感兴趣。对不同状态方程下的相对论性流体进行了相对论性激波的熵分析，指出绝热指数Γ< 1的流体在其状态方程中存在稀疏激波。分析进一步表明，弱爆轰和强爆燃，这是罕见的现象，在陆地环境中，预计将存在更常见的天体物理系统，因为其中存在的各种吸热反应。还讨论了与天体物理现象有关的其他主题。
2012-11-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Beyond Fermi-II: Intermittent Particle Acceleration by Relativistic Turbulence in Astrophysical Plasmas
Centre for Space Research, North-West University（西北大学空间研究中心）
STRIPE框架揭示相对论湍流在微夸克星中产生硬幂律高能尾部，挑战传统费米-II模型。
2026-03-10 astro-ph.HE
The 2:3:6 QPO structure in GRS 1915+105 and cubic subharmonics in the context of relativistic diskoseismology
我们提出了一个简单的玩具模型来解释GRS 1915+105中的2：3：6 QPO结构，以及更一般地解释XTE J1550-564、GRO J1655-40和H 1743-322中的2：3 QPO结构。该模型利用了在diskoseismology的上下文中的次谐波的发病。我们认为，所观察到的频率可能是一个基本的g-模式和一个不可观测的p-波之间的共振的后果。结果包括的预测，更好的数据变得可用，一个QPO的频率的两倍较高的孪生频率和一个大的品质因数将观察到双峰源，因为它可能已经观察到在特别活跃的GRS 1915+105。
2014-03-14 astro-ph.HE
Modeling of resistive relativistic astrophysical jets. Semianalytic results following a paraxial formalism
本研究改进相对论喷流半解析模型，构建纳入电阻与可变绝热指数物态方程的近轴形式体系，揭示电阻性喷流中欧姆耗散的局部特性及其对喷流加速、准直和磁场结构的影响。
2025-03-20 astro-ph.HE
Propulsion of Spacecrafts to Relativistic Speeds Using Natural Astrophysical Sources
在本文中，我们从概念的角度探讨了利用自然天体物理源加速航天器到相对论速度的可能性。我们专注于光帆和电帆，它们分别依赖于光子和质子的动量传递，因为这两类航天器不需要携带燃料。假设有效载荷位于天体物理源附近，当源起作用时，帆随后展开并激活。通过考虑大量的天体，如大质量恒星，微类星体，超新星，脉冲星风星云，和活动星系核，我们表明，终端速度接近光速可能是理想化的情况下，提供足够先进的帆材料和控制技术的实现。我们还调查了帆的材料特性，通过周围源环境的航程，并通过星际介质的约束。虽然所有这些考虑因素都对航天器构成了重大挑战，但我们的分析表明，在最佳条件下，它们并非不可克服。最后，我们勾勒出进行未来的technosignature搜索的影响。
2020-05-01 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.IM
Probing Relativistic Axions from Transient Astrophysical Sources
相对论性轴子从瞬变源（如轴子星爆炸）的发射可以导致可观察到的特征。我们表明，从坍缩轴子星的轴子爆发可以检测到广泛的轴子质量$10^{-15} \, \textrm{eV} \lesssim m \lesssim 10^{-7} \, \textrm{eV}$在实验室实验中，如ABRACADABRA，DMRadio和SHAFT。轴子爆发的检测可以提供新的见解的基本轴子潜力，这是具有挑战性的探测，否则。在遥远的过去，一系列的爆发会产生一个与通常的冷轴子DM不同的弥散轴子背景。与其他特征的重合将为多信使天文学提供一个新的窗口。
2022-03-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Maser and other instabilities in a weakly magnetized relativistic plasma: Theory and the astrophysical relevance of the maser
给出了具有各向同性粒子分布函数的弱磁化相对论等离子体中脉泽不稳定性的一个充分条件。从磁化等离子体的精确介电常数张量出发，计算了脉泽的生长速率和极化。对于非常弱的磁场，我们的结果证实了近似有效性的“标准脉泽理论”，这是基于爱因斯坦系数的方法，有一个显着的例外。对于倾斜传播和现实（小但有限）的领域，两个（近圆）极化的增长率显着不同，而标准理论预测两个（近圆）极化具有相似的增长率。我们表明，这种偏差是由于圆偏振同步辐射，这是忽略了标准理论。脉泽的增长速度比朗缪尔波慢。然而，在（高度简化的）直接数值模拟中可以看到EM波的显著产生。我们研究了脉泽不稳定性的非线性饱和，发现它提供了一个机制，等离子体能量的显着部分转换为无线电波。我们简要地讨论了条件下，微波激射不稳定性可能在天体物理源，并提供粗略的估计，可作为指导时，研究特定的天体物理源/现象。
2019-01-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Relativistic Magnetized Astrophysical Plasma Outflows in Black-Hole Microquasars
近年来，微类星体喷流引起了许多研究者的兴趣，主要集中在天体物理等离子体外流和各种喷流喷射。在这项工作中，我们专注于研究恒星黑洞双星系统喷流的电磁辐射和粒子发射，其特征在于喷流中的强子含量。这种排放的相对论磁流体动力学的背景下可靠地描述。我们的模型计算是基于费米加速机制，通过该机制的初级粒子（主要是质子）的射流被加速。因此，喷流中的一小部分热质子通过喷流等离子体中产生的冲击波获得相对论能量。从快（非热）质子与热（冷）质子的非弹性碰撞中，产生了二次带电粒子和中性粒子（π介子、K介子、μ介子、$η$粒子等）。以及从无线电波段到X射线甚至到非常高能量的伽马射线的电磁辐射。我们的主要目标之一是，通过适当的解决方案的输运方程，并考虑到各种机制，导致能量损失的粒子，研究强子天体物理喷流内的二次粒子浓度。在银河系MQs SS 433和Cyg X-1上测试了我们的方法之后，作为一个具体的河外双星系统，我们研究了位于银河系卫星星系大麦云中的LMC X-1。值得一提的是，对于LMC X-1系统的伴星O星（及其扩展的星云结构），几年前已经发表了使用VLT/UVES光谱数据的新观测结果。
2021-12-15 astro-ph.HE
The fate of twin stars on the unstable branch: implications for the formation of twin stars
强子-夸克混合状态方程产生了第三类稳定的致密星，它与LIGO-Virgo事件GW 170817是相容的。第三族中的稳定构型被称为强子-夸克混合星。平衡稳定的强子-夸克混合星分支被稳定的中子星分支和不稳定的强子-夸克混合星分支分开。这些不稳定结构的最终状态还没有被研究过，它可能与双星的形成和存在有关--双星是一种质量与中子星相同但半径不同的混合星。为了保证广义相对论流体动力学方程的适定初值问题，我们对已有的强子-夸克混合状态方程进行了一级相变修正，并在完全广义相对论下通过三维模拟研究了非旋转和旋转不稳定双星的动力学.我们发现，不稳定的双星自然迁移到强子分支。在进入强子区之前，这些恒星在动力学时间尺度上经历（准）径向振荡，而核心在两相之间反弹。我们的研究表明，如果相变在能量密度的大跳跃上持续，可能很难形成稳定的孪生星，因此天体物理混合强子-夸克星更有可能具有高于孪生星制度的质量。我们还研究了混合星的最小质量不稳定性，发现这些配置不爆炸，不像中子星的最小质量不稳定性。此外，我们的研究结果表明，这两个量子色动力学相位之间的振荡可以提供引力波信号与核心坍缩超新星和白矮星-中子星合并的这种相变。
2021-05-11 astro-ph.HE
On magnetic field amplification and particle acceleration near non-relativistic astrophysical shocks: Particles in MHD Cells simulations
我们提出了磁化天体物理冲击的模拟，考虑到热等离子体的冲击和超热粒子之间的相互作用。这种相互作用是通过结合基于网格的磁流体动力学描述的热流体与粒子在细胞技术致力于超热粒子的动态。这种方法，它结合了自适应网格细化功能的使用，是一个潜在的关键，模拟天体物理系统的空间尺度上，超出了纯粒子在细胞模拟。在这项研究中，我们考虑了非相对论冲击与各种Alfvenic马赫数和磁场的结晶度。当磁场平行于激波法线时，我们恢复了以前研究中磁场放大和粒子加速的所有特征。与以前的粒子在细胞混合模拟相比，我们发现，粒子加速和磁场放大也发生时，磁场是倾斜的冲击，但在更大的时间尺度比平行的情况下。我们表明，在我们的模拟中，超热粒子正在经历加速由于粒子的预热过程类似于冲击漂移加速导致的冲击波阵面。这种冲击波阵面和磁场的振荡局部地帮助粒子进入上游区域，并引发非共振流不稳定性，并最终诱导扩散粒子加速。
2017-09-29 astro-ph.HE
cuDART: a GPU-accelerated ray tracing code for generating synthetic observations of relativistic astrophysical sources
Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究所）；Department of Physics Astrophysics University of Oxford（牛津大学物理天体物理系）
本文提出GPU加速的开源光线追踪代码cuDART，用于将模拟数据快速渲染为相对论天体物理源的合成观测，考虑多普勒增亮和有限光传播时间延迟，并通过GPU和3D差分数字分析器算法加速，支持多视角快速生成观测图像。
2026-09-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
General relativity and relativistic astrophysics
爱因斯坦在1915年建立了广义相对论和相应的场方程，而史瓦西和克尔分别在1916年和1963年得到了静态和旋转黑洞的真空解。然而，即使在它们最初被发现100年之后，它们仍然在解释高能天体物理现象方面发挥着不可或缺的作用。应用爱因斯坦方程的解来解决天体物理现象已形成一个重要分支，即相对论天体物理学。我致力于这篇文章的启发当前的一些天体物理问题的基础上广义相对论。然而，仅根据爱因斯坦的理论来解释某些天体物理现象似乎存在一些问题。我表明，爱因斯坦的理论及其修改后的形式，都是必要的，以解释现代天体物理过程，特别是那些与紧凑的对象。
2016-09-07 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Particle Acceleration in Astrophysical Sources
天体物理源是非常有效的加速器。一些源发射的光子能量高达TeV，这是其中存在能量比地球上最大的加速器所能达到的能量高得多的粒子的特征。更令人信服的证据来自对宇宙射线的研究，这些带电的相对论粒子以令人难以置信的高能量到达地球：在其光谱的最高能量端，这些亚原子粒子携带宏观能量，高达几焦耳。在这里，我将讨论宇宙粒子加速器的最佳候选源和机制。我将主要集中在银河系的来源，如超新星遗迹和脉冲星风星云，这是接近和明亮的，是最好的研究天体物理加速器。这些源负责宇宙中相对论粒子的大部分能量，但它们并不被认为能将粒子加速到最高的单个能量$\approx 10^{20}$ eV。然而，它们使我们能够非常详细地研究加速机制，如冲击加速（在牛顿和相对论范围内）或磁重联，同样的过程也可能在更强大的源中运行。
2015-03-09 astro-ph.HE
Astrophysical magnetohydrodynamical outflows in the extragalactic binary system LMC X-1
在这项工作中，我们首先提出了一个基于相对论磁流体力学定律的研究双星系统和微类星体天体物理流动的模型。然后，通过求解与时间无关的传输方程，我们估计了强子天体物理喷流中的初级粒子和次级粒子的分布以及高能中微子和$γ$ -射线的发射率。我们的主要目标之一是通过考虑粒子进入强子喷注的各种能量损失，通过输运方程确定相对论性强子喷注的相应粒子分布。作为一个具体的例子，我们研究河外双星系统LMC X-1位于大麦云，我们的银河系的卫星星系。
2020-09-29 astro-ph.HE
Application of the relativistic precession model to the accreting millisecond X-ray pulsar IGR J17511-3057
在中子星或黑洞的功率密度谱中观测到一对同时存在的KHz孪生QPO，使得它们的质量-角动量关系受到约束。同时观察到的对多于一个的情况允许kHz QPO的不同模型被证伪。来自不同对的估计值之间的差异将使所使用的模型受到质疑。本文将相对论性岁差模型应用于吸积毫秒X射线脉冲星IGR J 17511 -3057的三组观测光变曲线中出现的双KHz类星体。结果发现，其中一组的预测实际上与其他两组相冲突。另一个有趣的结果是，kHz QPO诞生的区域相当广泛，并且从ISCO延伸得相当远。
2015-11-12 astro-ph.HE gr-qc
Resistive relativistic MHD simulations of astrophysical jets
本文利用PLUTO开展RRMHD轴对称相对论喷流模拟，比较多种电阻率模型，发现可变电阻率可在保留湍流与电流片的同时更真实地描述耗散和非热粒子加速。
2023-09-12 astro-ph.HE
High-mass twins & resolution of the reconfinement, masquerade and hyperon puzzles of compact star interiors
我们的目标是有助于解决与致密星致密核结构（CS）有关的三个基本难题：（i）超子难题：如何协调$2\,$ M $_\odot$的脉冲星质量与超子软化状态方程（EoS）;（ii）伪装问题：现代EOS冷，高密度强子和夸克物质几乎是相同的;（iii）的refinement难题：怎么办时，解除禁闭过渡后的强子EOS再次成为有利的？我们表明，考虑到重子的复合性（排除体积和/或夸克泡利阻塞）的强子侧和夸克物质侧的限制和硬化效应的结果在早期的相变到夸克物质，在高密度，消除了所有三个目前的CS内部的困惑。此外，在这类新的EoS的混合CS下降的一个有趣的情况下，一个强的一阶相变，导致可观察到的高质量的双星现象，天体物理观测的一个关键端点的QCD相图。
2015-03-12 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Ion acceleration in non-relativistic astrophysical shocks
我们探索的物理冲击演化和粒子加速在非相对论性碰撞冲击使用多维混合模拟。我们分析了广泛的物理参数相关的加速宇宙射线（CR）在天体物理学的非相对论冲击的情况下，如在超新星遗迹（SNR）的冲击。我们探讨了激波结构和粒子加速效率随Alfvénic马赫数和磁场倾角$θ$的变化规律。我们发现，有高和低马赫数的冲击在预激波区和下游产生的电磁湍流方面的根本区别;占主导地位的模式是共振与流CR在低马赫数制度，而共振和非共振模式都存在高马赫数。下游等离子体中的离子的能量幂律尾部可以占进入的上游流能量的高达15%，以能量斜率为$-2\pm0.2$的幂律分布在粒子的$\sim5%$上。能量转换效率（对于CR）在$θ=15^\circ$到$30^\circ$和$M_A=6$时达到峰值，并随着马赫数的增加而降低，对于$M_A=31$则降至$\sim2%$。加速粒子是由扩散冲击加速（DSA）和冲击漂移加速（SDA）机制产生的，SDA对总能量增益的贡献随着磁倾角的增加而增加。我们还提出了一个混合动力和完全动力学粒子在细胞的结果在早期之间的直接比较，这两个模型之间的协议证明了使用混合动力模拟长期冲击演化。在SNR激波中，对于低马赫数准平行流（$M_A < 30$，$θ< 45$），粒子加速将是显著的。这一发现强调了在SNR冲击中需要有效的磁放大机制。
2011-07-05 astro-ph.HE
Nonradial and nonpolytropic astrophysical outflows. X. Relativistic MHD rotating spine jets in Kerr metric
活动星系核的高分辨率射电成像揭示了某些源存在超光速纽结运动和喷流的横向分层。最近的观测项目提供了新的观测约束中心区域的旋转黑洞在活动星系核，这表明有一个内部或脊柱喷流围绕盘风。这种相对论性的自旋喷流很可能是由从黑洞中提取能量的电子-正电子对组成的。本文将克尔度规中的自相似机制推广到相对论喷流。我们的目标是模拟活动星系核内部的自旋喷流，将其描述为从Kerr黑洞周围的球形日冕中流出的相对论性光。该模型通过将度规和力与余纬展开到磁通量函数的一阶来建立。与以前的模型相反，没有忽略光柱的影响。获得了具有高洛伦兹因子的解，并提供了到极轴的自旋喷流模型。在以前的出版物中，我们计算的磁准直效率参数，它测量的可用能量的变化跨场线。该准直效率是模型的积分，将经典的磁转子效率准则推广到克尔度规。我们研究了磁效率和加速度随黑洞自旋的变化，并表明它们对这个积分具有很高的灵敏度。这些新的解决方案模型准直或径向，相对论或超相对论流出。我们讨论了我们的解决方案的相关性，以模拟M87脊柱喷气式飞机。我们研究了中心黑洞自旋准直自旋喷流的效率，并表明喷流功率与数值模拟确定的功率具有相同的量级。
2017-12-15 astro-ph.HE
Construction of a Multidimensional Parallel Adaptive Mesh Refinement Special Relativistic Hydrodynamics Code for Astrophysical Applications
本研究开发了并行自适应网格细化狭义相对论流体力学程序RELDAFNA，采用特征型Godunov格式等技术，精度比肩高阶程序且计算内存成本更低，支持多维多坐标系，可助力高能天体物理相对论流动研究。
2023-09-13 astro-ph.HE
Astrophysical Wake Acceleration Driven by Relativistic Alfvenic Pulse Emitted from Bursting Accretion Disk
我们认为，在吸积盘的这个最里面的部分的射流中产生的电磁脉冲加速带电粒子（质子，离子，电子）到非常高的能量，包括能量以上的质子和原子核的情况下$10^{20}$ eV和$10^{12-15}$ eV的电子通过电磁波-粒子相互作用。由磁旋转不稳定性引起的盘中的偶发爆发吸积产生了强的Alfvenic脉冲，其充当集体加速有质动力的驱动器。这种有质动力驱动着尾流。加速的强子（质子和原子核）被释放到星系际空间成为超高能宇宙射线。另一方面，高能电子在电磁扰动的碰撞中发射光子，产生活动星系核的各种非热辐射（无线电，红外线，可见光，紫外线和伽马射线）。将该理论应用于M82 X-1，发现它可以解释$6\times 10^{19}$ eV以上的超高能宇宙射线北热点。我们还讨论了其他附近的活动星系核，中子星合并，高能中微子的天体物理意义。
2019-05-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
On the dynamical accessibility of twin stars
University of Arizona（亚利桑那大学）
本文通过引力束缚能分析和广义相对论流体动力学模拟，发现双星虽在能量上更有利，但需足够快的冷却才能动力学形成，否则中子星更受青睐。
2026-09-16 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Relativistic Shear Flow Between Electron-Ion and Electron-Positron Plasmas and Astrophysical Applications
本文给出了电子-离子和电子-正电子等离子体之间相对论剪切边界层的Particle-in-Cell模拟结果，并讨论了它们在天体物理中的潜在应用。具体来说，我们发现在一个快速的电子-正电子脊柱周围的缓慢移动或静止的电子-离子鞘的情况下，轻子加速进行高度各向异性的方式，由于在剪切界面处产生的电磁场。虽然最高能量的轻子仍然会产生1/Γ阶的聚束模式（如鞘层的准定常坐标系中所见），其中Γ是脊柱的体积洛伦兹因子，但对于较低能量的粒子，聚束就不那么明显了。这与纯电子-离子剪切层的情况形成鲜明对比，在纯电子-离子剪切层中，各向异性粒子加速导致最高能量粒子的波束图案明显窄于1/r。在这两种情况下，剪切层加速预计将产生强烈的角度依赖轻子（因此，发出辐射）的光谱，与从更大的离轴角度观察的光谱相比，在向前的方向上具有明显更硬的光谱，远远超出了共同运动的各向同性轻子分布的常规多普勒增强效应。这可能解决了需要高（显然是任意选择的）辐射电子的最小洛伦兹因子的问题，通常会破坏当前的blazar和GRB喷流建模工作。
2016-12-22 astro-ph.HE
Two-stream-like instability in dilute hot relativistic beams and astrophysical relativistic shocks
相对论无碰撞激波被认为是有效的粒子加速器。非线性结果的相互作用的加速粒子的前面运行的冲击，所谓的“前体”，与未扰动的等离子体的冲击上游，被认为是促进这些粒子的额外加速，并可能修改的流体动力学结构的冲击。本文研究了在非磁化和弱磁化等离子体中传播的相对论激波中，激波上游相互作用中出现的动力学模的线性增长：静电双流平行模和静电斜模。这些模式是特别感兴趣的，因为它们是这种类型的系统中已知的增长最快的模式。使用一个简化的分布函数的稀释超相对论性光束，相对论热在自己的休息框架，但有动量，窄准直在冷上游等离子体的框架，它传播到，我们确定了最快的增长模式在整个$k$空间，并计算其增长率。我们考虑所有类型的等离子体（对和离子电子）和光束（带电和电荷中性）。我们发现，不稳定的静电模式存在于任何类型的等离子体和任何冲击参数。我们进一步发现，两个模式，一个平行（PDMATHAMN）和另一个倾斜（$k_\perp \sim k_\|$），是竞争优势和任何一个可能主导的增长率在不同区域的相空间。主导模式主要由上游坐标系中加速粒子动量的垂直分布决定，它反映了激波的洛伦兹因子。平行模式在具有较低洛伦兹因子的冲击中变得更占主导地位（即，具有较大的动量扩散）。我们简要地讨论了我们的结果可能的影响，在伽马射线暴源的外部冲击。
2011-04-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Energy distribution and substructure formation in astrophysical MHD simulations
本研究通过Orszag-Tang测试对比PLUTO与KORAL代码在不同设置下的天体物理MHD模拟结果，评估数值因素对磁能耗散等的影响，给出足够分辨率条件并揭示相对论系统的能量转化与重联特征。
2023-12-15 astro-ph.HE
