Relative depolarization of the black hole photon ring in GRMHD models of Sgr A* and M87*
利用广义相对论磁流体动力学模拟吸积黑洞，我们表明，一个适当的扣除线偏振每像素的总强度图像可以增强光子环的功能。我们发现，光子环通常是一个因素的$\simeq 2$少极化比其余的图像。这是由于等离子体和广义相对论效应的结合，以及磁湍流。当没有其他持续去偏振图像特征时，随着时间的推移加上减去的残差会导致光子环的清晰图像。我们表明，该方法工作良好的样品，可行的GRMHD模型的Sgr A* 和M87*，其中的光子环性质的测量将提供新的测量黑洞质量和自旋，并可能允许测试的“无毛”定理的广义相对论。
2021-03-10 astro-ph.HE
Observational appearance of inefficient accretion flows and jets in 3D GRMHD simulations: Application to Sgr~A*
辐射低效吸积流（RIAF）被认为是星系暗核中超大质量黑洞（SMBH）的动力来源。这种黑洞通常伴随着平谱射电核心，表明存在适度相对论性喷流。其中一个最受约束的RIAF与银河系中心的SMBH有关，Sgr A *。由于RIAF中的等离子体只有弱碰撞，这些系统的动力学和辐射特性是非常不确定的。在这里，我们要研究的影响，不同的电子温度的外观吸积流和喷流。使用3-D GRMHD吸积流模拟，我们使用射线追踪方法来预测RIAF的光谱和射电图像，允许不同的电子加热机制在模拟的流入和流出部分。我们发现，电子温度的微小变化可能导致喷流和吸积流的相对优势的显着差异。应用到Sgr A * 表明，该源的无线电频谱和大小可以很好地再现与模型，其中电子更有效地加热的射流。X射线发射对喷流和盘中的电子加热机制敏感，因此X射线观测对吸积流和喷流的电子温度和几何形状有很强的约束。对于Sgr A *，射流模型还预测了显著的频率依赖性核心偏移，一旦精确测量，该偏移可以对模型施加独立的约束。我们的结论是，更复杂的电子分布函数的模型是至关重要的约束GRMHD模拟与实际观测。对于Sgr A *，射电外观很可能是由流出的等离子体主导的。尽管如此，在最高的射频，事件视界的阴影应该仍然可以通过未来的甚长基线干涉测量观测探测到。
2014-08-25 astro-ph.HE
Two-temperature treatments in magnetically arrested disk GRMHD simulations more accurately predict light curves of Sagittarius A*
本文在Sgr A*的磁停滞盘GRMHD模拟中引入双温度热力学处理，发现其230 GHz同步辐射变率比单温度模拟更接近观测，并揭示电子辐射冷却使内盘温度降低约10%，从而减小流量及其涨落。
2025-02-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
On the Comparison of AGN with GRMHD Simulations: I. Sgr A*
我们提出了在人马座A* 附近使用电子温度或能量密度参数化的银河系中心发射模型。这些模型包括那些灵感来自两个温度的广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟，以及射流激励的处方概括均分粒子和磁能。从这些模型中，我们计算光谱和图像，并根据其不同的观测特征进行分类。一些模型产生形态和光谱特征，例如，图像尺寸、亚毫米级凸起和低频谱斜率与观测结果一致。光谱与观测结果一致的模型产生了最紧凑的图像，具有最突出的不对称光子环。在许多模型中也可以看到边缘明亮的流出。在我们考虑的所有模型中，代表当前数据的最好模型是当磁压大于热压时电子相对论热，但冷（即，对排放的贡献可以忽略不计）。这项工作是一系列的一部分，也适用于“观察”模拟方法的近地平线地区的超大质量黑洞在M87和3C 279。
2020-01-30 astro-ph.HE hep-ph
Variability in GRMHD simulations of Sgr A$^*$: Implications for EHT closure phase observations
在事件视界望远镜的干涉观测中，携带黑洞像结构信息最多的观测量是沿不同基线三角形的闭合相。我们使用长时间跨度，高节奏，GRMHD+辐射转移模型的Sgr A $^*$，调查预期的变化，在这样的观测关闭阶段。我们发现，在一般情况下，关闭阶段沿小基线三角形显示小的变化，除了在情况下，当三角形的顶点之一穿过一个小区域的低能见度幅度。闭合阶段的可变性随着基线三角形的大小而增加，因为较大的基线探测图像的小尺度结构，这是高度可变的。平均而言，射流占主导地位的MAD模型比磁盘占主导地位的SANE模型表现出更少的闭合相的变化，即使在大的基线三角形，因为从后者的图像是更敏感的湍流吸积流。我们的研究结果表明，图像重建技术需要明确考虑到关闭阶段的变化，特别是如果数据的质量和数量允许的变化的性质的详细表征。这也意味着，如果利用依赖于静态图像的假设的图像重建技术，则将需要识别和切除显示高水平可变性的$u-v$空间的区域。
2016-10-11 astro-ph.HE
GRMHD simulations of visibility amplitude variability for Event Horizon Telescope images of Sgr A*
利用事件视界望远镜（EHT）对银河系中心的黑洞Sgr A* 进行合成成像，是基于静止像的假设。我们探索这种假设的局限性，使用高节奏GRMHD模拟的Sgr A*。我们采用分析模型，捕捉图像的基本特征，以了解模拟能见度振幅的变化的起源。我们发现，在所有的模拟中，垂直于黑洞的自旋轴取向的基线的可见度振幅通常在与EHT的基线长度相当的基线长度上平滑地减小。另一方面，平行于自旋轴的基线的可见度振幅显示出具有一个或多个极小值的显著结构。这表明，用几何模型拟合EHT观测结果将导致相当准确地确定黑洞在天空平面上的方向。然而，在磁盘占主导地位的模式，在能见度振幅的最小值的位置和深度主要取决于新月状图像的宽度和不对称性，是高度可变的。在喷流主导模型中，极小值的位置由两个图像分量的分离确定，但它们的深度主要取决于两个分量的相对亮度，并且也是可变的。这表明，使用与时间无关的模型来推断额外的黑洞参数，如阴影大小或自旋幅度，将受到吸积流的变化的严重影响。
2018-08-06 astro-ph.HE
Spectral and Imaging properties of Sgr A* from High-Resolution 3D GRMHD Simulations with Radiative Cooling
银河系中心的候选超大质量黑洞人马座A*（Sgr A*），已知是由辐射效率低下的吸积流（RIAF）提供的，这是由其低吸积率推断的。因此，在Sgr A* 的研究中，辐射冷却通常被忽视。然而，RIAF中等离子体的辐射特性知之甚少。在这项工作中，使用全三维广义相对论磁流体动力学模拟，我们研究了辐射冷却的吸积等离子体的动态演化的影响，提出光谱能量分布和合成的亚毫米图像产生的吸积流周围的Sgr A*。这些模拟解决近似方程的辐射冷却过程自洽，包括同步加速器，韧致辐射，逆康普顿过程。我们发现，随着吸积率的增加，辐射冷却在吸积流的动力学中起着越来越重要的作用：中平面密度的增长和下降的气体是不那么湍流冷却变得更强。当吸积率大于$10^{-8}\,M_{\odot}~{\rm yr}^{-1}$（$\gtrsim 10^{-7} \dot{M}_{\rm Edd}$，其中$\dot{M}_{\rm Edd}$是爱丁顿吸积率）时，动力学演化的变化变得重要。在冷却模型中得到的光谱也不同于非冷却模型中的光谱：由于电子温度的降低，总通量（包括亚毫米和远紫外处的峰值）略低。我们的研究结果表明，辐射冷却应仔细考虑在建模Sgr A* 和其他低光度活动星系核，有一个质量吸积率$\dot{M} > 10^{-7}\,\dot{M}_{\rm Edd}$。
2020-09-29 astro-ph.HE
The Power of Imaging: Constraining the Plasma Properties of GRMHD Simulations using EHT Observations of Sgr A*
广义相对论磁流体动力学模拟的最新进展扩展和提高了我们对黑洞吸积盘动力学的理解。然而，目前的模拟没有捕捉到电子在低密度吸积等离子体的热力学。这对从第一原理预测吸积流图像和光谱提出了重大挑战。正因为如此，简化的排放模型经常被使用，具有广泛不同的配置（例如，盘与喷流为主的排放），并能够解释观测到的光谱性质的吸积黑洞。然而，探索由这样的模型引入的大参数空间需要超过传统计算设施的显著计算能力。在本文中，我们使用GRay，一个快速的基于GPU的光线跟踪算法，在GPU集群El Gato，计算图像和光谱的一组六个广义相对论磁流体动力学模拟与不同的磁场配置和黑洞自旋。我们还采用了两种不同的参数模型的等离子体热力学在每个模拟。我们表明，如果只使用的光谱特性的Sgr A*，所有12个模型在这里测试可以同样很好地拟合光谱。然而，当结合使用事件视界望远镜测量发射的图像大小时，当前的观测排除了所有具有强漏斗发射的模型，因为漏斗通常非常延伸。我们的研究表明，具有视界尺度分辨率的吸积流图像为理解黑洞周围的吸积流及其热力学性质提供了一个强有力的工具。
2014-10-13 astro-ph.HE
Bayesian techniques for comparing time-dependent GRMHD simulations to variable Event Horizon Telescope observations
事件视界望远镜（EHT）是一个毫米波长甚长基线干涉测量（VLBI）实验，能够以视界尺度分辨率观测黑洞。早期的观测揭示了银河系中心黑洞人马座A*（Sgr A*）中可变的视界尺度辐射。将这些观测结果与随时间变化的广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟进行比较，需要明确考虑数据和模型变化的统计工具。在这里，我们开发了一种贝叶斯方法来比较时间分辨的模拟图像变量VLBI数据，以推断模型参数和进行模型比较。我们使用基于GRMHD模拟的模拟EHT数据来探索这种贝叶斯方法的鲁棒性，并将其与不考虑变异性影响的方法进行对比。我们发现，与时间无关的模型导致偏移值的推断参数与人为减少的不确定性。此外，忽略数据和模型的可变性往往会导致错误的模型选择。最后，我们将我们的方法应用到早期的EHT数据Sgr A*。
2016-12-17 astro-ph.HE
Accumulated Tidal Heating of Stars Over Multiple Pericenter Passages Near SgrA*
我们考虑银河系中心SgrA* 的超大质量黑洞对恒星的长期潮汐加热。我们发现，与背景恒星的引力相互作用导致的潮汐激发能的线性增长与近心通道附近的SgrA* 的数量。恒星内的模式激发在许多近心通道上积累的热量可以导致恒星在近心距离处的失控破裂，该距离是标准潮汐破裂半径的4-5倍。累积的热量可以解释为什么在距离SgrA* 几十个天文单位的距离内没有大质量（$\gtrsim 10M_{\odot}$）S星。
2012-12-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
Dynamics and Spectra-Polarimetric Signatures of GRMHD Simulations with Multiple Magnetic Loops
Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Universität Würzburg（维尔茨堡大学理论与天体物理研究所）；Institut für Theoretische Physik, Goethe Universität（法兰克福大学理论物理研究所）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学紫江研究院）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；Key Laboratory for Particle Astrophysics and Cosmology (MOE) and Shanghai Key Laboratory for Particle Physics and Cosmology, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学粒子天体物理与宇宙学教育部重点实验室及上海粒子物理与宇宙学重点实验室）；Research Center for Astronomy and Applied Mathematics, Academy of Athens（雅典科学院天文学与应用数学研究中心）
本研究通过三维GRMHD模拟探究多磁环黑洞吸积流的喷流形成条件，推导合成发射特征，结果与Sgr A*宁静态观测约束相符，揭示了喷流变异性的磁学机制。
2026-08-27 astro-ph.GA astro-ph.HE
On the jet-ejecta interaction in 3D GRMHD simulations of binary neutron star merger aftermath
短的$γ$射线暴（sGRB）喷流在中子星合并后形成，穿过盘风和动力喷出物，在喷出物爆发之前延伸超过四到五个数量级的距离。我们提出了第一个三维广义相对论磁流体动力学sGRB模拟跨越这个巨大的规模分离。它们有三种可能的结果：喷气+茧，茧，两者都没有。典型的sGRB喷流从动力学喷出物中爆发，如果（i）在BH形成时，沿着极点的束缚喷出物的各向同性等效质量是$ \lesssim10^{-4}~{\rm M_{\odot}} $，限制了合并和BH形成之间的延迟时间，否则，喷流在喷出物中消失，离开喷流膨胀的茧来为低光度的sGRB提供动力;（ii）合并后的残留磁盘包含强大的大规模垂直磁场，$\gtrsim10^{15}$ G;（iii）如果喷流是弱（$\lesssim10^{50}$ erg），喷出物的各向同性等效质量沿极必须是小的（$\lesssim10^{-2}~{\rm M_{\odot}}$）。一般来说，喷流结构的形成是由早期与盘风的相互作用，而不是动力喷出物。只要我们的喷流从喷出物中爆发出来，它们就保持着显著的磁化（$\lesssim1$），这表明磁重联是sGRB发射的基本性质。爆发后流出的各向同性等效能量的角结构始终具有平坦的核心，然后是陡峭的幂律分布（斜率$\gtrsim3$），类似于流体动力学射流。在只有茧的结果中，动力喷出物扩大了流出角分布并使其变窄（斜率$\sim1.5$）。
2022-06-23 astro-ph.HE
Black hole accretion and radiation variability in GRMHD simulations with Rezzolla-Zhidenko spacetime
本研究利用Rezzolla-Zhidenko时空的二维GRMHD模拟，探究偏离广义相对论的球对称黑洞时空中的吸积动力学与230GHz辐射涨落特性，发现偏离参数与光变幅度系统性相关，为区分Sgr A*的黑洞解提供新途径。
2025-01-15 astro-ph.HE
A Localized Current-Sheet Magnetic-Diffusion and Heating Prescription for Ideal-GRMHD Simulations of M87*-like Accretion Flows
Center for Cosmology and Computational Astrophysics, Institute for Advanced Study in Physics, Zhejiang University（浙江大学物理高等研究院宇宙学与计算天体物理中心）；Institute of Astronomy, School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院天体物理研究所）
针对理想GRMHD模拟，提出基于电流片活动的局域化磁扩散与加热方案，在Athena++中实现，通过平滑阈值选择扩散系数，保持能量守恒，并验证了对M87*吸积流动力学影响极小。
2026-09-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining the Accretion Flow in Sgr A* by GR Dynamical and Radiative Modeling
提出了基于3D GRMHD模拟的动力学吸积模型和广义相对论极化辐射转移模型的结合。通过人马座A* 的吸积流模型，给出了回旋同步辐射的GR射线追迹的形式。GR极化成像，以及频谱的一组可能的自旋和取向的结果。对热等离子体的法拉第旋转和法拉第转换系数采用了精确的拟合公式。轴对称流型和磁场几何形状对应于黑洞附近的平均3D GRMHD模拟，而分析模型用于远离黑洞。密度标度是通过拟合亚毫米级的通量而得到的。自旋$a=0.7$和倾斜角$θ=0.6$产生对亚毫米通量和线性偏振分数的最佳拟合。
2009-12-11 astro-ph.HE
GRMHD simulations of prompt-collapse neutron star mergers: the absence of jets
吸合中子星不仅是重要的引力波源，也是符合电磁波的候选者。这些系统被认为是短伽马射线暴（sGRB）的前身。我们以前已经表明，双中子星合并，经历{ \it延迟}坍缩到一个黑洞周围的{ \it weighty}磁化吸积盘可以驱动磁动力射流。我们现在进行磁流体动力学模拟的双中子星合并，经历{ \it提示}崩溃，探讨喷流形成的可能性，从黑洞-{ \it轻}吸积盘残余。我们发现，在$t-t_{\rm BH}\sim 26(M_{\rm NS}/1.8M_\odot)$ ms [ $M_{\rm NS}$是ADM质量]之后，黑洞迅速形成，没有证据表明质量外流或磁场准直。合并后黑洞的快速形成阻止了磁能接近磁极上方的无力值，这是通常的Blandford-Znajek机制发射喷流所必需的。与sGRB重合的引力波的探测可能会对核物质状态方程（EOS）提供限制：NSNS合并的命运-延迟或即时崩溃，因此sGRB的出现或不出现-取决于双星总质量的临界值，而这个值对EOS很敏感。
2017-11-02 astro-ph.HE gr-qc
Testing Bayesian inference of GRMHD model parameters from VLBI data
提出一种新的自适应贝叶斯方案，将广义相对论辐射传输代码ipole与EHT参数估计工具THEMIS集成，通过MCMC采样从VLBI数据推断GRMHD模型参数，实现了统计稳健且计算高效的参数空间扩展。
2024-09-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Low Angular Momentum Black Hole Accretion: First GRMHD Evidence of Standing Shocks
为探索黑洞周围低角动量吸积流的动力学，本文通过不同黑洞自旋下的GRMHD模拟发现所有情况均处于SANE模式，首次观测到稳定驻激波，为理解相关辐射特征提供新证据。
2025-07-30 astro-ph.HE
Three-dimensional, global, radiative GRMHD simulations of a thermally unstable disc
我们提出了一套三维的，广义相对论辐射磁流体力学模拟薄吸积盘周围的非旋转黑洞，以测试其热稳定性的结果。我们考虑两种情况，一种是最初的辐射压力为主，预计是热不稳定的，另一种是最初的气体压力为主，预计将保持稳定。事实上，我们发现，在辐射压力主导的模型中，冷却占主导地位，超过加热，导致光盘垂直崩溃的局部冷却时间尺度上。我们还发现，加热和冷却盘内有一个不同的依赖于中面压力，热不稳定性的先决条件。我们的数据与相关的薄盘热平衡曲线的比较表明，我们的盘可能会走向热稳定，气体压力为主的分支。然而，由于光盘塌陷到我们不再能够解决它的地步，我们不得不终止模拟。另一方面，气体压力占主导地位的模型，运行时间是辐射压力占主导地位的模型的两倍，保持稳定，加热和冷却大致平衡。最后，辐射压力占主导地位的模拟显示了粘性不稳定性的一些证据。最有力的证据是表面密度图，它显示了圆盘分裂成环。
2016-09-08 astro-ph.HE
Modes in Transitional Millisecond Pulsars: Evidence of Pulsar Wind-Induced Disk Heating from GRMHD and Radiative Transfer
Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）；University of Valladolid UVA（巴利亚多利德大学）；Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM（艾克斯-马赛大学）；Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Northwestern University（西北大学）；University of Toronto（多伦多大学）
研究过渡毫秒脉冲星X射线发射源，通过广义相对论磁流体动力学模拟及辐射转移代码后处理，探索不同盘状态，发现风致盘加热在高低X射线模式中均有贡献，解释了相关现象并与观测相符。
2026-07-22 astro-ph.HE
Are GRMHD Mean-Field Dynamo Models of Thick Accretion Disks SANE?
事件视界望远镜合作的显着成果有关发射从M87*，最近，其偏振特性，需要越来越精确的建模等离子体流周围的吸积黑洞。辐射效率低的源，如M87* 和Sgr A*，通常与SANE（标准和正常的演化）范式，如果吸积动力学是平滑的，或与MAD（磁制动盘）范式，如果黑洞的磁层的反应，停止吸积偶尔，导致一个高度动态的过程。虽然最近的极化研究似乎倾向于MAD模型，但这可能并不适用于所有来源，SANE吸积肯定仍然值得关注。在这项工作中，我们调查的可能性，达到典型程度的磁化和其他吸积属性预期SANE磁盘诉诸平均场发电机过程中的轴对称GRMHD模拟，这是应该模仿放大作用的一个未解决的磁旋转不稳定性驱动的湍流。我们表明，它是可以重现的主要诊断文献中提出的从非常不利的初始配置，如一个纯粹的环形磁场与可忽略不计的磁化。
2021-07-22 astro-ph.HE
Electron Thermodynamics in GRMHD Simulations of Low-Luminosity Black Hole Accretion
关于电子热力学的简单假设往往限制了广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟可以应用于低光度吸积黑洞观测的程度。我们提出，实施，并测试一个模型，自洽地演变的电子熵方程，并考虑到空间变化的电子加热和相对论各向异性热传导沿磁场线的影响。我们忽略了电子压力对吸积流动力学的反作用。我们的模型适用于以爱丁顿速率的$\ll 10^{-5}$吸积的系统，因此电子的辐射冷却可以忽略不计。它可以扩展到更高的吸积率在未来包括电子冷却和质子-电子库仑碰撞。我们提出了一套测试表明，我们的方法恢复正确的解决方案，电子加热的情况下，包括强烈的冲击和驱动湍流。我们对吸积黑洞的轴对称模拟的初步应用表明：（1）物理驱动的电子加热率产生的电子温度分布与以前工作中假定的恒定的电子与质子温度比有很大的不同，较高的电子温度集中在盘与喷流之间的日冕区域;（2）当有效电子平均自由程大于吸积盘的局部标度高度时，电子热传导对黑洞吸积流内部区域的电子温度有显著的影响（至少对于我们研究的初始条件和磁场配置）。在这项工作中开发的方法是很重要的生产更切合实际的预测排放吸积黑洞，如人马座A* 和M87，这些应用将在未来的工作中进行探讨。
2015-10-13 astro-ph.HE
General relativistic magnetohydrodynamical $κ$-jet models for Sgr A*
观测到的吸积超大质量黑洞的光谱能量分布通常在近红外（NIR）和光学波长处形成幂律光谱，这可以被解释为加速电子沿着喷流的特征。不过，加速的细节仍不确定。在本文中，我们研究了轴对称GRMHD模拟的热吸积流到underlighting超大质量黑洞的喷流的辐射性质的数值和半解析，目的是调查模型之间的差异，没有加速电子内的喷流。我们假设电子在我们的GRMHD模拟的射流区域中被加速。为了模拟它们，我们修改了电子的分布函数在射流区域从一个纯粹的相对论热分布的相对论热分布和$κ$分布函数的组合。在圆盘内部，我们假设电子的热分布。我们用射线追迹程序{ \tt RAPTOR}计算了喷流谱和同步辐射图，并将合成观测结果与Sgr~A* 的观测结果进行了比较。最后，我们比较了半解析的射流的数值模型。我们发现，在$κ$喷流模型中，无线电发射区域的大小，无线电通量，并在近红外/光学波段的光谱指数增加的$κ$参数，这对应于更大量的加速电子的值减小。$κ= 3.5$、$η_{\rm acc}=5-10\%$（被加速的电子的百分比）和观测角$i = 30^{\rm o}$的模型拟合了从射电到近红外/光学区域的耀斑状态下观测到的Sgr~A* 发射，而$κ= 3.5$、$η_{\rm acc}< 1\%$和观测角$i = 30^{\rm o}$拟合了静止状态下的上限。
2017-12-06 astro-ph.HE
Impacts of nonthermal emission on the images of a black hole shadow and extended jets in two-temperature GRMHD simulations
本文通过双温GRMHD模拟和GRRT计算，研究不同电子加热预设与非热电子分布对黑洞阴影图像和宽频带能谱的影响，发现可变kappa eDF下R-beta模型与电子加热模型在高频相似，但在低频图像延展结构和SED行为上存在可区分的差异。
2024-04-25 astro-ph.HE
Revisited equilibrium solution of Fishbone and Moncrief torus for extended GRMHD simulations
本文推广 Fishbone–Moncrief 环面平衡解至任意稳态轴对称时空，并通过 GRHD 模拟验证其在非 Kerr 时空中长期稳定，可用于构建扩展 Kerr 黑洞的新 GRMHD 库。
2024-06-24 astro-ph.HE gr-qc
Dark matter heating of gas accreting onto Sgr A$^*$
研究了暗物质湮灭加热对黑洞气体吸积的影响。我们观察到，对于合理的假设DM密度的尖峰周围的超大质量黑洞，以及DM质量和湮灭截面内的标准WIMP模型，加热DM湮灭可能有一个明显的影响，吸积到银河系中心的Sgr A $^*$。出于这一观察，我们研究的影响，这种加热的邦迪吸积，即球对称，稳态牛顿吸积到一个黑洞。我们考虑不同的绝热指数的气体，和不同的幂律指数的DM密度分布。我们发现，典型的跨音速加热的解决方案有一个显着降低吸积率。然而，对于许多合理的参数，跨音速的解决方案并不存在，这表明稳态邦迪吸积的基本假设的故障。我们的研究结果表明，DM湮灭加热可能在星系中心的超大质量黑洞吸积中起着重要的作用，并可能有助于解释Sgr A $^*$的低吸积率。
2019-10-03 astro-ph.HE gr-qc
Magnetically Modified Spherical Accretion in GRMHD: Reconnection-Driven Convection and Jet Propagation
我们提出了三维广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟零角动量吸积周围的快速旋转黑洞，修改的存在下，初始均匀的磁场。我们考虑了磁场方向和黑洞自旋之间的几个角度。在所产生的流动中，中平面动力学由磁制动（或几乎制动）状态下的磁重联驱动的湍流控制。流出效率约为10-200%的电磁喷流占据了极区，在它们由于扭结不稳定性而消散之前达到数百个引力半径。喷流的方向随时间波动，相对于黑洞的自旋可以倾斜30度，但这种倾斜并不强烈地依赖于初始磁场的倾斜。即使在没有初始净垂直磁通量的情况下也会形成喷流，因为湍流的水平尺度波动可以局部地产生净垂直场。峰值喷流功率是在初始磁场相对于黑洞自旋倾斜40-80度时获得的，因为这使可以到达黑洞的磁通量的量最大化。这些模拟可能是一个合理的模型，低光度黑洞吸积流，如Sgr A* 或M87。
2021-02-02 astro-ph.HE
Comparison of the ion-to-electron temperature ratio prescription: GRMHD simulations with electron thermodynamics
事件视界望远镜（EHT）合作，一个地球大小的亚毫米射电干涉仪，最近捕获了M87中心超大质量黑洞的第一张图像。这些图像被解释为引力透镜同步辐射从热等离子体轨道周围的黑洞。在低光度活动星系核（如M87）的吸积流中，电子和离子不处于热平衡状态。因此，电子温度，这是重要的热同步辐射在230 GHz的EHT频率，是不是独立确定。在这项工作中，我们调查了常用的参数化离子-电子温度比处方，所谓的R- $β$模型，考虑在230 GHz的图像通过比较与电子加热处方从广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟磁化吸积流在磁制动盘（MAD）制度与不同的食谱的电子热力学。当比较在230 GHz的图像，我们发现一个非常好的匹配与R- $β$处方和产生的湍流和磁重联加热处方之间的图像。实际上，这种匹配平均而言甚至比将用R- $β$处方构建的图像集与随机选择的图像或与时间平均的图像进行比较时获得的匹配更好。从不同的物理方面，其中包括图像，vibrium，宽带光谱和光变曲线的比较研究，我们得出结论，在230 GHz的图像相对于MAD吸积流周围的超大质量黑洞的背景下，常用的和简单的R- $β$模型是能够很好地再现各种更复杂的电子加热处方这里考虑。
2021-06-17 astro-ph.HE gr-qc
Modeling Emission from the Supermassive Black Hole in the Galactic Center with GRMHD Simulations
人马座A* 是银河系中心的一个紧凑的射电源，由完全电离的等离子体吸积到一个超大质量黑洞中提供动力。然而，无线电辐射不能通过热同步过程中产生的引力约束流。对黑洞吸积过程的广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟表明，沿吸积过程存在强烈的无界外流。利用GRMHD模拟给出的黑洞周围的流动结构，我们研究了这些流出物的热同步辐射是否可以解释观测到的射电辐射。我们发现，模拟产生相对较高的等离子体β值不能产生的无线电通量水平，而不超过钱德拉观测通过韧致辐射过程的X射线上限。预测的无线电频谱也比观察到的频谱都为一个温度的热模型和一个简单的非热模型与一个单一的幂律电子分布。电子温度需要低于黑洞附近的气体温度，才能重现观测到的无线电频谱。一个更完整的辐射过程的建模，包括广义相对论效应和偏振辐射的传输，将给出更多的物理过程中的Sgr A* 与当前的多波长，多历元，偏振观测这个源的定量约束。
2009-04-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Observational Constraints on Direct Electron Heating in the Hot Accretion Flows in Sgr A* and M87*
黑洞周围热吸积流理论中的一个重要参数是$δ$，它描述了吸积流中直接进入加热电子的“粘性”耗散能量的比例。对于给定的质量吸积率，热吸积流的辐射效率由$δ$决定。不幸的是，$δ$的值很难从第一原理确定。最近的事件视界望远镜合作组织（EHTC）对M87* 和Sgr A* 的研究结果为我们提供了一种不同的约束$δ$的方法。通过结合质量吸积率在M87* 和Sgr A* 估计的EHTC与测得的辐射光度的两个来源，我们得到了良好的约束各自的吸积流的辐射效率。同时，我们使用热磁制动盘（MAD）的理论模型来计算预期的辐射效率作为$δ$（和吸积率）的函数。通过比较EHTC导出的辐射效率与MAD模型的理论结果，我们发现Sgr A* 需要$δ\ga 0.3$。%，最可能的值为$δ\sim 0.5$。在M87* 的情况下，类似的比较给出了不确定的结果，因为在这个源中的吸积速率仍然有很大的不确定性。
2022-11-29 astro-ph.HE
Testing the Accretion Flow with Plasma Wave Heating Mechanism for Sagittarius a* by the 1.3MM Vlbi Measurements
与紧凑射电源人马座（Sgr）A* 相关的超大质量黑洞附近被认为在波长接近和短于$\sim$ 1毫米的波长处占主导地位。我们表明，广义相对论吸积流，通过等离子体波加热机制加热，是一致的极化和最近的毫米VLBI观测的Sgr A* 的倾斜角的$\sim 45^\circ$，位置角的$\sim 140^\circ$，和自旋$\lesssim 0.9$。在现有的Hawaii-CARMA和Hawaii-SMT基线上，利用1. 3 mm-VLBI可以观测到由黑洞阴影产生的天体结构。我们还考虑了8个额外的潜在毫米VLBI站，包括在智利和新西兰的网站，发现这些发射区的基本几何形状可以可靠地估计。
2009-09-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Quantifying Intrinsic Variability of Sagittarius A* using Closure Phase Measurements of the Event Horizon Telescope
广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟与超大质量黑洞相关的吸积盘和喷流显示出在很宽的时间尺度上的变化。在与引力时标$t_G=GM/c^3$相当或更长的时标上，变化可能由非均匀吸积流的轨道动力学主导。预计吸积盘内的湍流演化的时间尺度与轨道周期相当，通常比$t_G$大一个数量级。对于Sgr A*，$t_G$比VLBI实验的典型持续时间短得多，使我们能够在一次观测中研究这种变化。闭合相位，即基线三角形上的干涉可见度相位之和，对于研究这种变化特别有用。除了源结构的变化外，观测到的闭合相位的变化也可能是由于星际散射、热噪声以及由于地球自转而引起的投影基线几何形状随时间的变化。我们提出了一个度量，能够区分后两者的内在或散射的变化。该度量使用Sgr A* 的GRMHD模拟的合成观测进行验证。当应用到现有的多历元EHT数据的Sgr A*，这个指标表明，数据是最一致的源模型包含固有的变化，从源动力学，星际散射，或这些组合。黑洞的倾角，方向，自旋和形态（磁盘或喷流）上预期的闭合相位变化的影响进行了讨论。
2017-08-03 astro-ph.HE
Dynamics and Emission Properties of Flux Ropes from Two-Temperature GRMHD Simulations with Multiple Magnetic Loops
本文通过含交替多磁环的三维双温GRMHD模拟和GRRT计算，研究黑洞附近磁通量绳的辐射特性，发现小磁环更易产生磁通量绳，其在230 GHz以上贡献显著并形成图像丝状结构。
2024-05-08 astro-ph.HE
Electron Heating in the Trans-Relativistic Perpendicular Shocks of Tilted Accretion Flows
本文利用二维粒子模拟研究黑洞倾斜吸积流中跨相对论性垂直无碰撞激波的电子加热，发现激波后电子温度超出绝热预期的幅度与马赫数呈幂律关系，并揭示不同温度比下磁泵浦与平行电场加热的主导机制，为 GRMHD 模拟提供亚网格模型。
2024-02-20 astro-ph.HE
Accretion Flow Morphology in Numerical Simulations of Black Holes from the ngEHT Model Library: The Impact of Radiation Physics
在过去的几年里，事件视界望远镜（EHT）提供了有史以来第一个超大质量黑洞（BH）（M87*）和人马座A $^*$（Sgr A*）的事件视界尺度图像。下一代EHT项目是EHT阵列的扩展，它承诺更大的角分辨率和更高的灵敏度，对中心环状结构周围的暗淡，扩展的通量，可能连接吸积流和喷流。ngEHT分析挑战旨在了解从合成图像和电影中提取的科学可提取性，以告知ngEHT阵列设计和分析算法开发。在这项工作中，我们比较了吸积流结构和动力学的数值流体模拟，专门针对M87* 和Sgr A*，并被用来构建源模型的挑战集。我们考虑了（1）一个稳态轴对称的辐射无效吸积流模型，（2）两个含时单流体广义相对论磁流体动力学（GRMHD）的H-AMR程序模拟，（3）一个双温GRMHD的BHAC程序模拟，（4）一个双温辐射GRMHD的KORAL程序模拟。我们发现，不同的模型表现出显着相似的时间和空间特性，除了电子温度，因为辐射损失大幅冷却电子附近的BH和喷流鞘，信号的重要性，即使是缓慢吸积BH，如M87*。我们限制自己的标准环面吸积流，并留下更大的探索替代吸积模型，以未来的工作。
2023-03-07 astro-ph.HE
The Jet in the Galactic Center: An Ideal Laboratory for Magnetohydrodynamics and General Relativity
本文回顾和讨论了银河系中心超大质量黑洞候选者Sgr A* 的一些有趣的性质。在所有可能的黑洞源中，Sgr A* 的事件视界对着天空中最大的角标度。因此，它是一个主要的候选人，研究和图像等离子体过程中的强引力，它甚至允许成像的阴影所投下的事件视界。最近的毫米波VLBI和无线电定时观测以及数值GRMHD模拟现在已经提供了几个突破，使Sgr A* 重新成为焦点。首先，VLBI观测现在已经在多个频率上测量了Sgr A* 的固有大小，其中最高频率的测量已经接近黑洞阴影的尺度。此外，对无线电变化的测量显示，在22 GHz和43 GHz之间存在明显的时间滞后。大小和定时测量的组合，允许一个实际测量的流动速度和方向的磁化等离子体在几十个史瓦西半径。这些数据强烈支持一个适度的相对论外流，加速射流模型一致。这是比较最近的GRMHD模拟，显示存在一个适度的相对论流出耦合到吸积流Sgr A*。进一步的VLBI和定时观测与模拟相结合，有可能绘制出5-40史瓦西半径的速度分布图，并提供在事件视界附近出现的喷流盘系统的第一个一瞥。未来的亚毫米VLBI实验甚至能够直接对强引力下的这些过程进行成像，并直接确认事件视界的存在。
2010-10-25 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Toward General-Relativistic Magnetohydrodynamics Simulations in Stationary Non-Vacuum Spacetimes
本研究提出一大类稳态轴对称旋转度规的视界穿透形式，突破了此前仅克尔、克尔-纽曼度规可用的限制，可支撑广义相对论及非广义相对论框架下多种旋转致密天体的GRMHD吸积模拟。
2024-03-06 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Time Domain Filtering of Resolved Images of Sgr A*
事件视界望远镜（EHT）的目标是提供与银河系中心黑洞有关的Sgr A* 的空间分辨图像。由于Sgr A* 变化的时间尺度短的EHT观测活动相比，它是有趣的，问是否可变性包含的吸积流的结构和动力学的信息。在本文中，我们介绍了“时域滤波”，一种技术，过滤时间波动的图像与特定的时间频率范围内，并证明了电源和使用的技术，将其应用到模拟毫米波图像的Sgr A*。模拟图像数据由广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟和广义相对论射线追踪方法生成。我们表明，在每个视线的变化是密切相关的一个典型的半径的排放。这是因为圆盘的发射率在一个时间尺度上波动，这个时间尺度的量级是当地的轨道周期。因此，时域滤波图像反映了依赖于模型的发射半径分布，这在时间平均图像中是不可访问的。我们表明，在原则上，过滤后的数据有能力区分模型与不同的黑洞自旋，不同的磁盘视角，不同的磁盘在天空中的方向。
2017-08-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Survey of Radiative, Two-Temperature Magnetically Arrested Simulations of the Black Hole M87* I: Turbulent Electron Heating
本研究开展了11组M87*黑洞的双温辐射GRMHD磁阻模拟，探究不同自旋的影响，对比单流体模拟的差异，验证了与EHT观测的部分一致性并给出线偏振俯仰角的自旋拟合函数。
2025-02-20 astro-ph.HE
The role of electron heating physics in images and variability of the Galactic Centre black hole Sagittarius A*
银河系中心黑洞人马座A*（Sgr A*）周围的吸积流预计具有不同于离子温度的电子温度，这是由于低密度等离子体中的弱库仑耦合。我们提出了四个两个温度的广义相对论辐射磁流体动力学（GRRMHD）模拟的Sgr A* 与代码KORAL进行。这些模拟使用不同的电子加热处方，由不同的模型的基础等离子体微观物理的动机。我们比较了Landau阻尼湍流级联模型在以前的工作中使用的一个新的处方，我们介绍的基础上的粒子在细胞模拟的结果磁重联。与湍流加热模型，电子被优先加热的极性流出，而与重联模型电子被加热的吸积流中几乎相同的分数无处不在。两个模型的光谱在亚毫米同步辐射峰附近是相似的，但是由磁重联加热的模型产生的变化与从Sgr A* 观察到的水平更一致。所有模型产生的230~GHz的图像与清晰的黑洞阴影，这是一致的图像尺寸测量的事件视界望远镜，但只有湍流加热产生各向异性的“盘喷流”结构，其中的图像是占主导地位的极性流出或喷流频率低于同步峰值。我们的模型都不能再现观测到的射电光谱斜率，大的近红外和X射线耀斑，或近红外光谱指数，所有这些都表明需要非热电子来充分解释Sgr A* 的发射。
2018-05-29 astro-ph.HE
General relativistic magnetohydrodynamic simulations of binary neutron star mergers forming a long-lived neutron star
合并的双中子星（BNS）代表了多信使天文学的最终目标，是最有前途的引力波（GW）源之一，同时，可能伴随着各种电磁对应物在整个频谱，可能包括短伽马射线暴（SGRB）和千诺瓦/macronova瞬变。数值相对论模拟在这些事件的研究中起着核心作用。特别是，由于磁场的重要性，本调查的各个方面需要广义相对论磁流体力学（GRMHD）。到目前为止，大多数GRMHD模拟的注意力集中在BNS合并导致超大质量NS的形成，这反过来，在几十毫秒内崩溃成一个黑洞周围的吸积盘。然而，最近的观测表明，这些系统中的很大一部分可能会形成一个长寿命的NS残留物，它要么会在更长的时间尺度上崩溃，要么会无限期地保持稳定。尽管对系统的演化和发射特性有着深刻的影响，但对这种替代演化通道的详细调查仍然缺失。在这里，我们按照这个方向，并提出了第一个详细的GRMHD研究BNS合并形成一个长寿的NS。我们认为磁化双星具有不同的质量比和状态方程，并分析了结构的NS残余物，旋转配置文件，吸积盘，演化和放大的磁场，和喷射的物质。此外，我们还讨论了与SGRB的中央引擎的连接，并提供了kilonova/macronova信号的数量级估计。最后，我们研究了GW排放，特别注意合并后的阶段。
2017-05-01 astro-ph.HE gr-qc
Radiation GRMHD simulations of M87: funnel properties and prospects for gap acceleration
利用ebhlight程序对M87中的超大质量黑洞吸积过程进行了三维辐射广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟。的模拟自洽地演变的吸积流产生的辐射场的频率依赖的蒙特卡罗描述。我们探索两个极限的累积磁通量在黑洞（SANE和MAD），每个耦合到几个子网格处方的电子加热的湍流和磁重联模型的动机。我们目前的辐射场的收敛性研究，并研究其性质。我们发现，近地平线光子能量密度是一个数量级高于预测的简单的各向同性估计从观测到的光度。径向依赖的光子动量分布是各向异性的，可以用赤道面附近的一组点源来模拟。我们从模拟中得出辐射和磁场的特性，并将其馈送到间隙加速的分析模型中，以估计磁化射流漏斗的甚高能量（VHE）伽马射线光度，假设间隙能够形成。我们发现的光度$\rm \sim 10^{41} \, erg \, s^{-1}$的MAD模型和$\rm \sim 2\times 10^{40} \, erg \, s^{-1}$的SANE模型，这是可比的测量M87的VHE耀斑。在我们的计算中看到的时间依赖性不足以解释燃烧行为。我们的研究结果提供了一个步骤，桥接理论模型的近地平线上看到的黑洞图像与VHE活动的M87。
2021-09-05 astro-ph.HE
Two-Temperature GRMHD Simulations of Black Hole Accretion Flows with Multiple Magnetic Loops
本文通过二维双温 GRMHD 模拟揭示多磁环尺寸与极性如何影响黑洞吸积状态转变、磁重联及等离子体团形成和电子加热。
2023-04-13 astro-ph.HE
Wind-fed models offer a unique way to form predictive models of the accretion flow surrounding Sagittarius A*. We present 3D, wind-fed MHD and GRMHD simulations spanning the entire dynamic range of accretion from parsec scales to the event horizon. We expand on previous work by including nonzero black hole spin and dynamically evolved electron thermodynamics. Initial conditions for these simulations are generated from simulations of the observed Wolf-Rayet stellar winds in the Galactic Centre. The resulting flow tends to be highly magnetized ($β\approx 2$) with an $\sim$ $r^{-1}$ density profi…
2023-03-27 astro-ph.HE
Three-dimensional GRMHD simulations of the remnant accretion disks from neutron star mergers: outflows and r-process nucleosynthesis
双星中子星的合并，或者中子星和恒星质量黑洞的合并，可以导致在旋转黑洞周围形成一个巨大的旋转环面。除了提供伽马射线暴喷流的准直介质外，这些盘的未束缚外流是质量喷射和快速中子俘获（r-过程）核合成的重要来源。我们提出了第一个三维广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟的中微子冷却吸积盘在中子星合并，包括一个现实的状态方程在低密度和温度下有效，自洽的电子分数的演变，和中微子冷却通过一个近似的泄漏计划。经过磁绕组的初始磁场放大后，我们目睹了由磁旋转不稳定性（MRI）驱动的湍流的剧烈发作。磁盘迅速达到之间的平衡，从MRI驱动的湍流加热和中微子冷却，调节中平面电子分数到一个低的平衡值$Y_\text{e} \approx 0.1$。在380毫秒的模拟时间，我们发现，一个分数$\approx 20\%$的初始环面质量是不受约束的强大的外流速度$v \approx 0.03-0.1\,c$和电子分数$Y_\text{e} \approx 0.1-0.25$。通过核反应网络对流出物进行后处理，显示出稳健的第二和第三峰r-过程的产生。虽然与以前的轴对称流体动力学模拟的结果大致一致，外推我们的结果晚表明，总喷出物质量从GRMHD磁盘显着更高。我们的研究结果提供了强有力的证据，合并后的磁盘流出是一个重要的网站的r-过程。
2017-11-02 astro-ph.HE gr-qc
Sgr A* X-ray flares from non-thermal particle acceleration in a magnetically arrested disc
Sgr A* 在近红外和X射线波段表现出耀斑，这些波段的亮度以$10-100$的倍数增加，持续$\approx 60$分钟。其中一个解释这些耀斑的模型是由吸积流中的磁重联事件加速的非热粒子的同步辐射。我们使用的结果从PIC模拟的磁重联后处理的三维双温度GRMHD模拟的磁制动盘（MAD）。我们确定电流片，检索它们的属性，估计它们的潜力，以加速非热粒子和计算预期的非热同步辐射。我们发现，MADs的通量爆发可以为将非热粒子加速到能量$γ_e \lesssim 10^6$并同时产生X射线和近红外耀斑提供合适的条件。通过选择合适的电流片参数和简化的同步辐射冷却方案，该模型可以同时再现静止和闪耀X射线的亮度以及X射线的谱形。虽然近红外耀斑主要是由于MAD通量爆发期间黑洞附近温度的升高，但X射线发射来自黑洞附近高磁化低密度区域的窄电流片和黑洞上通量重新连接的赤道电流片。因此，并不是所有的红外耀斑都伴随着X射线耀斑。非热耀斑发射可以扩展到非常硬（$\lesssim 100$ keV）的X射线能量。
2022-02-14 astro-ph.HE
Revision of two-temperature magnetically arrested flows onto a black hole
本文重新研究了3D GRMHD双温MAD模型的辐射特性，发现湍流电子加热MAD模型的辐射特性在数值网格分辨率上收敛，对比双温与单温模型后指出前者不显著优于后者，还将模型与Sgr A*观测对比并讨论未来前景。
2025-02-14 astro-ph.HE
Jet-environment interplay in magnetized binary neutron star mergers
本文报告了首个磁化sGRB喷流穿透真实磁化并合后环境的3D狭义相对论MHD模拟，克服了以往无磁场模拟的局限，揭示了磁场在喷流演化中的关键作用。
2023-06-14 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
On the Comparison of AGN with GRMHD Simulations: II. M87
本文比较M87视界尺度观测与GRMHD模拟，通过多种发射预设和等离子体成分，推断偏振发射规则，支持MAD和SANE模型，并指出未来EHT可探测等离子体成分。
2023-12-22 astro-ph.HE
Binary Black-Hole Mergers in Magnetized Disks: Simulations in Full General Relativity
我们提出的结果，从第一个完全广义相对论，磁流体动力学（GRMHD）模拟的等质量黑洞二进制（BHBH）在磁化，环二进制吸积盘。我们模拟前和后解耦阶段的BHBH磁盘系统和“冷却”和“无冷却”的气体流动。在解耦之前，由于MHD湍流，双星潮汐力矩和有效粘性力矩之间的竞争耗尽了双星轨道内部的盘。然而，它也诱导双流吸积流和温和的相对论极性流出的黑洞。在退耦之后，但在气体填充残骸周围的低密度“空洞”之前，吸积率降低，而在合并之后，由于冲击加热和吸积到旋转的BH残骸上，电磁（EM）光度迅速增强。这项调查，虽然初步的，预览更详细的GRMHD模拟，我们计划在未来的预期，同时检测引力和EM辐射合并BHBH磁盘系统进行。
2012-12-03 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
First 100 ms of a long-lived magnetized neutron star formed in a binary neutron star merger
最近对GRB 170817 A和GW 170817的多信使观测为长期存在的GRB与中子星合并的假说提供了证据。然而，为SGRB提供动力的残余物体的性质仍然不确定，它可能是吸积黑洞（BH）或长寿的磁化中子星（NS）。广义相对论磁流体动力学（GRMHD）的合并过程的模拟是一个强大的工具，解开喷气发动机的机制，但到目前为止，大多数模拟集中在BH的注意力作为中央引擎，而长期的NS方案仍然缺乏调查。在这里，我们探索后者通过执行GRMHD BNS合并模拟扩展到100毫秒合并后，远长于任何以前的这种模拟。这使我们能够（i）研究新兴的结构和磁场的放大，并观察到一个明确的饱和，在磁能$E_\mathrm{mag} \sim 10^{51}$ erg，（ii）按照磁支持的膨胀外层的残余NS和它的演变成一个椭圆形的形状，没有任何周围的环面，和（iii）监测密度，磁化强度，和速度沿轴，观察没有迹象的射流形成。我们还认为，在模拟结束时的条件不利于以后射流形成亚秒级的时间尺度上，如果没有BH形成。此外，我们还研究了残余物的旋转轮廓，与差分旋转相关的旋转能量的转换，系统的整体能量预算，以及GW频谱的演变。最后，我们进行了一个额外的模拟，我们诱导的崩溃BH合并后约70毫秒，以获得洞察的前景大规模吸积环面的情况下，后期崩溃。我们发现...
2019-07-18 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
The Relationship Between Simulated Sub-Millimeter and Near-Infrared Images of Sagittarius A* from a Magnetically Arrested Black Hole Accretion Flow
该研究通过磁阻吸积流的双温3D GRMHD模拟，发现人马座A*近红外耀发后20-50分钟亚毫米波辐射区尺寸会增1.5-2倍，揭示了磁通量喷发引发的泡状结构是该现象的成因。
2024-04-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Accretion disks around binary black holes of unequal mass: GRMHD simulations near decoupling
我们报告的模拟在广义相对论的磁化磁盘到黑洞二进制。我们改变的二进制质量比从1：1到1：10和发展的系统时，他们的轨道附近的二进制磁盘去耦半径。我们比较（表面）密度分布，吸积率（相对于一个单一的，非旋转的黑洞），可变性，有效的$α$应力水平和光度的质量比的函数。我们把磁盘在两个限制制度：快速辐射冷却和无辐射冷却。磁场线清楚地揭示了从两个黑洞视界出现的喷流，并在很远的距离合并成一个共同的喷流。磁场引起的激波加热比纯流体动力学流强得多，完全改变了盘的结构，并提高了吸积速率和光度。近层位的吸积流是致密结构之一;事实上，1：10的无冷却演化导致空洞的再填充。盘体中的典型有效温度是$\sim 10^5 (M/10^8 M_\odot)^{-1/4} (L/L_{\rm edd})^{1/4} {\rm K}$，产生特征热频率$\sim 10^{15} (M/10^8 M_\odot)^{-1/4} (L/L_{\rm edd})^{1/4}(1+z)^{-1}{\rm Hz} $。因此，这些系统是许多河外光学巡天的有希望的目标，如LSST，WFIRST和PanSTARRS。
2013-12-02 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Heating of Accretion-Disk Coronae and Jets by General Relativistic MHD Turbulence
吸积盘中的湍流会发射阿尔文波（AWs），沿着磁力线从吸积盘传播出去。由于阿尔文速度随与盘的距离而变化，AW会经历部分非WKB反射，反向传播的AW随后相互作用，导致AW能量级联到小尺度并消散。为了研究这一过程，我们引入了广义相对论MHD（GRMHD）的Elsasser-like公式，并发展了非均匀介质中广义相对论约化MHD理论。然后，我们推导出一组方程的均方AW振幅$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
