Relativistic Jets from Black Holes: A Unified Picture
目前对射电星系和类星体等系统中强大的双向喷流形成的理解是，这一过程涉及一个超大质量黑洞，该黑洞通过轨道吸积盘被注入磁化气体。在本文中，我们讨论了动力学的旋转黑洞的喷流，在一个磁场的存在下，包括标度的喷流长度和它们的典型的时间尺度。我们考虑一个统一的图片涵盖所有的现象，涉及喷流和旋转黑洞，从伽马射线暴河外喷流，并讨论相关的标度律。我们还讨论了粒子在喷流中的加速以及由此产生的同步辐射和逆康普顿辐射。本文还讨论了喷流加速质子作为高能宇宙射线的可能来源。
2009-03-24 astro-ph.HE
Enhanced MHD transport in astrophysical accretion flows: turbulence, winds and jets
天体物理吸积可以说是宇宙中最普遍的物理过程;它发生在单个恒星的诞生和死亡期间，并在整个星系的演化中起着关键作用。特别是在黑洞上的吸积，也是自然界中已知的最有效的机制，将高达40%的吸积静止质量能量转化为壮观的形式，如高能（X射线和伽马射线）发射和相对论喷流。虽然磁场被认为是最终负责这些现象，我们的微观物理的吸积流以及大规模的MHD外流的MHD湍流的理解仍然远远没有完成。我们提出了一个新的理论模型的天体物理磁盘吸积，认为增强垂直传输的动量和能量的MHD风和喷流，以及运输造成的MHD湍流。我们还描述了新的全球性的，三维模拟，我们目前正在开发的非理想的MHD效应可以解释如何小规模的，湍流场（产生的磁旋转不稳定性- MRI）可能会演变成大规模的，有序的领域，产生磁化电晕和/或射流的最高能量的现象必然起源的程度。
2009-12-09 astro-ph.HE
Numerical Simulations of Magnetized Astrophysical Jets and Comparison with Laboratory Laser Experiments
本文给出了磁流体力学数值模拟磁化射流形成和发展的结果。讨论了用于比较天体物理喷流的实验室激光实验和数值模拟结果的相似准则。介绍了Neodim激光装置实验中产生的射流的实验室模拟结果。
2019-03-11 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Propagation dynamics of successive emissions in laboratory and astrophysical jets and problem of their collimation
本文介绍了在实验室条件下和天体物理环境中数值模拟等离子体结序列传播的结果。模拟的物理和几何参数已被选择接近PF-3设施（库尔恰托夫研究所）和喷流的明星RW Aur的参数。我们发现，低密度区后形成的第一个节点传播起着重要的作用，随后的准直。假设只有热膨胀的后续排放，定性估计所需的时间，以填补这一领域与周围的物质和角度的射流散射。这些估计与我们的观察和建模结果一致。
2021-06-09 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
Jets (relativistic and non) in astrophysics
让我们来盘点一下近年来研究最多的天体物理现象之一：原恒星逃逸喷流、恒星奇点、伽玛暴和活动星系核的情况。
2010-03-22 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.pop-ph
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
Magnetohydrodynamic models of astrophysical jets
在这篇评论中，分析了在紧凑的天体附近的静止轴对称流的广泛的类获得的分析结果，重点是对特定的源的定量预测。近年来，人们对天体物理喷流的形成和性质的认识大大增加。这不仅是由于新的观察，而且是由于分析理论的进步，它产生了相当简单的关系，以及毫无疑问可以被称为数值模拟的突破，它使理论预测得到了证实。当然，我们离完全理解致密源中发生的物理过程还很远。尽管如此，所取得的进展使人们对不久的将来进行试验观测产生了希望，这些观测可以深入了解活跃的天体物理物体中发生的物理过程。
2011-03-17 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Powerful Jets from Radiatively Efficient Disks, a Decades-Old Unresolved Problem in High Energy Astrophysics
1963年3C 273的发现，以及此后不久克尔解的出现，促成了当前天体物理学集中使用黑洞来解释活动星系核（AGN）的时代。但是，虽然在通过薄盘单独解释一些活动星系核的亮核以及厚盘的强大喷流方面取得了部分成功，但活动星系核中两个强大喷流与亮核的组合，如3C 273，仍然难以捉摸。尽管数值模拟在过去25年中占据了中心舞台，但它们一直在努力产生解释它们的条件。这是因为辐射效率磁盘已被证明是一个挑战，以模拟。因此，射电类星体是高能天体物理学中最不为人所知的天体。但最近的模拟已经开始改变这一点。我们探索这个里程碑的尺度不变性，并表明，短暂的喷气机，可能与喷气机在这些最近的模拟中看到的，因为有些人提出，不能解释射电类星体。然后，我们提供一个解决问题的路线图。
2021-02-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Plasma Phenomenology in Astrophysical Systems: Radio-Sources and Jets
本文综述了具有射电辐射的天体物理源中的等离子体现象，即脉冲星、微类星体、类星体和射电星系的射电喷流。首先描述了它们的基本特征，然后详细讨论了它们的形态和导致不同射电辐射的机制之间的联系，特别是研究了致密天体（中子星、黑洞）周围等离子体结构所起的作用。为了完整起见，我们简要地提及观测技术和探测器，其结构使它们与其他天体物理仪器区分开来。本文讨论了角动量在等离子体吸积盘中输运的基本思想（以及盘-源-喷流耦合问题），着重指出了它们的成功和不足。另一种情况下推断，基于天体物理和实验室等离子体配置之间的平行性，在那里可以找到小规模的结构。我们将集中我们的注意力在无线电喷流的形态，对它们的耦合与吸积盘和可能的触发现象，被视为等离子体不稳定性的配置文件。
2014-01-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
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
Astrophysical Jets : what can we learn from Solar Ejections?
从太阳的抛射可以以比任何其他天体更高的分辨率观察到：我们能否在太阳结果的基础上将其应用于天体？本工作的目的是建立是否有任何类似的太阳抛射和抛射的微类星体和活动星系核。简要回顾这些物体和太阳的喷气机特性，我们指出了它们共有的一些特征，并指出了天体物理学和太阳研究之间的交叉繁殖可能是富有成效的研究领域。例如，这项研究的初步结果表明，在与太阳日冕物质抛射（CME）相关的电流片（CS）中撕裂不稳定性所产生的斑点与微类星体中与大型射电爆发相关的等离子体准周期性抛射之间可能存在类似之处。
2010-11-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
General relativistic study of astrophysical jets with internal shocks
我们探讨了在黑洞周围的喷流中形成定常内激波的可能性。我们考虑由相对论状态方程描述的流体，在史瓦西度规中绕对称轴（$θ=0$）流动。我们使用两种模型的射流几何形状，（i）一个圆锥形的几何形状和（ii）一个几何形状与非圆锥形的横截面。锥形射流是光滑流。而非锥形截面射流则经历多音速点甚至驻激波。喷流激波变得更强，因为激波的位置位于远离中心黑洞。具有很高能量和很低能量的喷流不窝藏激波，但具有中等能量的喷流确实窝藏激波。与外部介质介导的激波相比，这些激波的一个优点是，这些激波对射流终端速度没有影响，但可以作为粒子加速的可能场所。典型地，具有能量$1.8~c^2$的射流对于具有任何几何形状的射流将实现$v_\infty=0.813c$的终端速度。但对于吸积盘内环长度尺度为$40\rg$的非圆锥截面喷流，则在$\rsh \sim 7.5\rg$和压缩比为$R\sim 2.7$时将形成定常激波。此外，电子-质子喷流似乎是最强的激波。我们讨论了这种情况可能产生的后果。
2017-04-25 astro-ph.HE
Relativistic Jets: Open Problems and Challenges
在一般动力学模型的背景下，讨论了在各种天体物理环境中的相对论性喷流研究中的突出问题。
2010-01-28 astro-ph.HE
Particle acceleration in astrophysical jets
在这一章中，我们回顾了天体物理喷流中粒子加速的一些特征。我们首先描述四个观测结果有关的主题，特别强调在活动星系核和不同来源之间的平行喷流。然后，我们讨论的方式，粒子可以加速到高能量的磁化等离子体，主要集中在冲击加速，二阶费米和磁重联;在这个过程中，我们试图阐明的基本条件，必须满足任何机制的各种观测约束得到满足。我们描述了最大粒子能量的限制因素，并简要讨论了中微子和高能宇宙射线的多信使信号，然后描述的旅程射流等离子体从喷射发射到茧参考不同的加速机制。最后，我们对未来前景发表一些一般性评论。
2020-03-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
AGN jets as the origin of UHECRs and perspectives for the detection of astrophysical source neutrinos at EeV energies
我们证明，人口的活动星系核（AGN）可以描述所观察到的超高能宇宙射线（UHECR）的光谱在脚踝和以上，并占主导地位的贡献来自低光度BL湖。一个额外的，subdominant贡献高光度活动星系核需要改善的组合物观测的描述，导致大量的中微子通量，峰值在EeV的能量。我们还发现，不同的属性为低和高亮度AGN人口所需的可能类似的重子加载已经可以从目前的冰立方观测排除。我们还表明，从源内发射的中微子的通量应该胜过宇宙成因中微子的传播过程中产生的UHECR。这一结果对超高能（$\sim$ EeV）中微子实验具有深远的意义，因为与宇宙成因中微子相比，可以使用额外的搜索策略来搜索源中微子，例如堆叠搜索，耀斑分析和多信使跟踪。
2021-05-06 astro-ph.HE
Magnetic Inhibition of Centrifugal Instability in Astrophysical Jets
近年来的研究表明，离心不稳定性在天体物理喷流的动力学过程中可能是重要的。然而，这些研究仅限于非磁化流的情况。在这里，我们探讨的作用，磁场内的牛顿和相对论的框架。由于喷流问题是相当复杂的，我们专注于更简单的问题，圆柱旋转和轴向磁场，这股显着的相似性，喷流问题，并考虑只有轴对称扰动。所研究的平衡配置涉及一个圆柱形的接口，他们是稳定的非磁离心和磁旋转不稳定性的地方，除了这个接口。我们使用一个启发式的方法来推导出局部稳定性的界面在磁场的情况下和数值模拟，以验证磁场的作用。理论和模拟同意相当不错的牛顿模型，但表明在界面处的旋转运动的高洛伦兹因子的限制相对论模型的潜在差异。通常，磁场设定临界波长，在该临界波长以下离心模式稳定。我们讨论了我们的研究结果的天体物理射流，这表明，离心不稳定性的发展，只有在相对较低的磁化射流的影响。也就是说，磁压力必须低于热压力，并且对于相对论情况，射流必须是动能主导的。
2019-06-20 astro-ph.HE physics.flu-dyn
Scaling the Yield of Laser-Driven Electron-Positron Jets to Laboratory Astrophysical Applications
我们报告了在三个不同的激光装置上获得的新的实验结果，这些结果显示了定向激光驱动的相对论性电子-正电子喷流，其产额比以前获得的大30倍，正电子产额对激光能量的二次（~ E^2）依赖性。这种有利的缩放源于更高能量的电子的组合，由于增加的激光强度和MeV电子在mm厚的目标中的再循环。基于这种比例，第一性原理模拟预测了使用即将到来的高能激光设施产生的这种电子-正电子喷流在实验室中探测相对论无碰撞冲击物理的可能性。
2015-04-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetic Fields in Astrophysical Jets: From Launch to Termination
从原恒星到银河系致密天体到活动星系核（AGN），在各种各样的系统中都观察到了长寿命的稳定喷流。磁场在通过各种介质发射、加速和准直射流方面起着核心作用。喷流在分子云或星际介质中的终止会沉积大量的机械能和动量，它们与外部介质的相互作用，以及在许多情况下观测到的辐射过程，都与它们携带的磁场密切相关。这篇综述集中于长寿命喷流中磁场的性质和结构，从它们从旋转磁化的年轻恒星、黑洞及其吸积盘发射到终止及以后。我们比较了这些不同系统的理论，数值模拟和观测结果，并解决了原恒星与AGN系统中相对论和非相对论喷流之间的相似性和差异。在观测方面，我们主要集中在喷流驱动的活动星系核，因为强大的观测约束其磁场属性，我们讨论了这些喷流的物理之间的联系在所有尺度上。
2012-05-24 astro-ph.HE astro-ph.SR
The collimated propagation causes of astrophysical and laboratory jets
利用Z箍缩设施，可以进行控制良好和可诊断的实验室实验，研究实验室喷流，其标度参数接近年轻恒星喷流的标度参数。这使得观测天文观测无法达到的过程成为可能。这种实验在PF-3设施（库尔恰托夫研究所的“等离子体焦点”）进行，其中发射的等离子体发射沿着漂移室传播通过一米距离的环境。本文介绍了氦的实验结果，其中连续释放两个喷射被观察到。对这些结果的分析表明，在第一超音速喷射通过之后，在其后面形成具有低浓度的区域，即所谓的真空迹线，由于该真空迹线，随后的喷射实际上不经历环境阻力并且被准直地传播。本文中提出的两个喷射的传播的数值模拟证实了这一观点。使用比例律和适当的数值模拟的天体物理喷射，它表明，这种效果也可以是显着的年轻恒星的喷流。
2021-06-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Polarization of Astrophysical Events with Precessing Jets
具有吸积盘的中心致密天体（CCO，如黑洞）被认为是各种天体物理现象的共同中心引擎，如伽马射线暴（GRB）、潮汐扰动事件（TDE）和活动星系核（AGN）。由这样一个系统提供动力的喷流可能会由于CCO和吸积盘的角动量不对准而进动。这些现象的光变曲线中观察到的一些准周期行为可以在旋进喷流模型的框架内得到很好的解释。本文研究了旋进射流在这三种现象中的发射偏振。在有旋进喷流的无规磁场和环形磁场中，同步辐射的偏振角都是逐渐变化的，而在无旋进顶帽喷流中，偏振角只能发生$90^\circ$的突变。极化特性是周期性的，由于我们的模型中所作的假设。偏振观测对于确认伽玛暴、时间演化事件和活动星系核中喷注的进动性质是至关重要的。
2019-05-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
Mechanisms of astrophysical jet formation, and comparison with laboratory experiments
喷流可以在年轻的恒星、X射线源、活动星系核（AGN）中观测到。射流的形成机理可分为规则射流、长时间连续射流和爆炸射流。连续机制与电动力学和辐射压力加速、厚盘内喷嘴中的流体动力学加速、相对论粒子束加速有关。爆炸喷流的形成与超新星、伽马射线暴和星系核爆炸事件有关。射流准直的机制可能与磁约束或外部气体压力有关。在实验中模拟了在实验室中用强激光束和等离子体聚焦形成射流的爆炸过程。
2019-05-15 astro-ph.HE
Laboratory simulation of astrophysical jets within facilities of Plasma Focus type
天体物理过程的实验室模拟是等离子体物理研究的热点之一。最近在库尔恰托夫研究所的等离子体焦点型设施上进行了一系列新的实验。主要目标是研究射流稳定的机制，因为它可以传播的距离远大于其横向尺寸。固定气体填充的实验揭示了形成窄准直等离子体射流的制度，其头部在射流传播距离达100 cm时不宽于几厘米。PF-1000（IFPiLM，Warsaw，Poland）和KPF-4（SFTI，Sukhum，Abkhazia）实验旨在创建轮廓初始气体分布以控制环境等离子体中等离子体射流传播的条件。无量纲参数，即马赫数，雷诺数，和Peclet数，这是在实验过程中实现的估计表明，PF设施可用于YSO射流建模。未来的实验，这可以让一个了解的性质，在许多天体物理源观察到的稳定等离子体喷射，进行了讨论。
2018-08-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Development of a platform for experimental and computational studies of magnetic and radiative effects on astrophysically-relevant jets at OMEGA
本文介绍 OMEGA 激光装置上的新实验平台，可产生高速、高纵横比且柱对称的天体物理相关喷流，以受控实验和直接测量弥补天文观测不足。
2024-01-19 astro-ph.HE astro-ph.IM 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
Progress in unveiling extreme particle acceleration in persistent astrophysical jets
宇宙中最强大的持续加速器是喷射的活动星系。耀变体，星系的喷流指向地球，主宰着河外的伽马射线天空。尽管如此，大多数高能粒子加速器很可能无法被探测到。这些极端耀变体的辐射能量峰值可超过10 TeV，是研究粒子加速和辐射过程的理想目标，并可能提供与宇宙射线和天体物理中微子的联系。在TeV能量下观测到的极端耀变体的数量越来越多，这对伽马射线宇宙学的出现至关重要，包括对河外背景光的测量，星系际磁场的严格限制，以及对人造加速器无法达到的能量下的奇异物理学的限制。在过去十年中取得了巨大的进展，这预示着未来，特别是随着切伦科夫望远镜阵列的部署。
2020-07-24 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
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
The Future of Black Hole Astrophysics in the LIGO-VIRGO-LPF Era
由于LIGO-VIRGO探测到恒星黑洞合并，以及最近对喷流和吸积盘的天文学研究，人们对黑洞的兴趣又重新高涨，这些研究探索了质量从几倍于太阳质量到几百亿太阳质量的黑洞的时空几何。许多这样的黑洞似乎在快速旋转。本文介绍了一些研究吸积黑洞作为宇宙机器的新方法，特别是VLBI和$γ$射线望远镜对活动星系核喷流的观测。我们假设这些喷流是由电磁提取其相关黑洞的自旋能量提供动力的，这是由克尔度规描述的，并且随着接近事件视界，它们变得更简单，更电磁主导。在这些模型中的主要不确定性是在描述相对论性电子和正电子的加速和运输和简单的唯象处方提出。这些想法的应用M87和3C 279的概述和学习的前景，特别是从事件视界望远镜和切伦科夫望远镜阵列，进行了讨论。更好地理解黑洞天体物理学对LISA任务的主要好处应该是更坚定地理解源人口统计学。
2017-05-08 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
3D PIC Simulations for Relativistic Jets with a Toroidal Magnetic Field
我们已经调查了动力学不稳定性，如韦伯不稳定性（WI），蘑菇不稳定性（MI），和动力学Kelvin-Helmholtz不稳定性（kKHI）是如何激发在射流没有和有一个环形磁场，以及如何这样的不稳定性有助于粒子加速。在这项工作中，我们使用了一种新的射流注入计划，其中电流是自洽产生的射流粒子产生的环形磁场在射流孔。我们进行了五个不同的模拟足够长的时间来检查射流演变的非线性效应。我们将未磁化的e^{ \pm }和e^{-} - p^{+}（m_p/m_e = 1836），以及磁化的e^{ \pm }和e^{-} - i^{+}（m_i/m_e = 4）具有顶帽状喷流密度分布的喷流注入到相同物种的未磁化环境等离子体中。我们表明，WI，MI，和kKHI在线性阶段激发，产生一个非振荡的x分量的电场加速和减速电子。我们发现两种不同的射流成分（e^{ \pm }和e^{-} - i^{+}）分别显示出不同的不稳定模式。此外，在非线性阶段中由不同的不稳定性产生的磁场被耗散并重组成新的拓扑结构。3D磁场拓扑描绘指示在非线性阶段中的可能的重连位点，其中粒子通过与可能的重连事件相关联的磁场的耗散而显著加速。
2023-02-27 astro-ph.HE
A Hydrodynamical Mechanism for Generating Astrophysical Jets
每当在经典的吸积盘中，薄盘近似在一定半径的内部失效时，就会发生从Keplerian到径向下落轨迹的转变。我们表明，这种转变实际上是预计发生内部的某一临界半径，提供表面密度分布比$Σ(R) \propto R^{-1/2}$陡峭，而且，它可能对应于观测推断的现象厚热壁内部限制的程度，许多恒星吸积盘。下落的轨道将导致物质向非常中心的区域会聚和集中，其中大部分将简单地被中心物体吞噬。我们表明，通过微扰流体动力学分析，这将自然发展出一个很好的准直对极射流。第一个分析处理所描述的问题，证明了天体物理射流产生的纯流体动力学机制的可行性。这里探讨的纯流体动力学射流产生机制补充了现有的想法集中在磁场的作用，这可能占大规模的准直和稳定的射流。
2013-10-02 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Astrophysical Jets in Relativistic Regime : Thermal and Radiative Driving
我们研究辐射在驱动黑洞周围喷流中的效率。将广义相对论引入到辐射驱动中，我们还证明了强引力场对辐射场的非线性影响，使广义相对论分析更有意义。由于射流的非锥形截面和辐射场的性质对射流动力学的影响，我们在靠近底部的射流中得到了内激波。内部冲击的理论证据是重要的，因为这些是解释射电源频谱的高能量尾部所必需的。在热驱动和辐射驱动下，电子-正电子混合物的喷流速度可达洛伦兹因子$γ\sim 10$，而电子-质子混合物的喷流速度可达洛伦兹因子$γ\sim 2$。我们还发现，AGN周围的河外喷流比微类星体周围的快。通过康普顿散射，我们得到，非相对论温度下产生的相对论喷流，有效地加热温度高达$T \sim 10^{11-12} \rm K$。此外，我们得到了跨音速解的相对论终端速度，在底部的约束状态的射流（即广义伯努利参数$E < 1$），重力是占主导地位的热驱动。在汤姆逊散射区，不能得到跨音速解。这表明辐射实际上具有更大的作用，因为它不仅加速了射流的未结合物质，而且即使在没有任何其他加速剂（如热加速）的情况下，加速也是有效的。详细分析了喷流变量与等离子体成分、盘内磁压、光度、吸积率、喷流几何形状和喷流发射能量等参数的关系。
2021-11-09 astro-ph.HE physics.space-ph
Astrophysical jets from boosted compact objects
我们进行完整的三维数值模拟的紧凑的对象，如黑洞或中子星，通过周围的力免费等离子体，增强均匀的磁化。我们研究射流的形成和能量提取从所得到的静态late time solutions.的实施适当的边界条件，使我们能够探索一个广泛的助推速度，发现射流功率尺度为$γv^2$（被$γ$的洛伦兹因子）。我们还探讨了问题的其他参数，如相对于渐近磁场的运动方向或包含黑洞自旋。此外，通过比较一个黑洞与一个完美的导电球在平坦的时空，我们设法解开曲率效应所产生的完美的导电表面。结果表明，当恒星的致密性增加时，这两种效应结合起来，进一步增强了中子星产生的光度。
2019-05-01 astro-ph.HE gr-qc
Combining PIC and MHD to model particle acceleration in astrophysical shocks
针对天体物理激波中非热离子加速难以同时兼顾宏观与微观物理模拟的问题，提出结合PIC-MHD的方法，在降低计算成本的同时追踪单粒子加速，并应用于多种激波配置以研究其对宇宙射线谱的贡献。
2025-09-15 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
Linear Stability Analysis of Relativistic Magnetized Jets: The Minimalist Approach
本文提出一种极简线性稳定性分析方法，将问题化为一阶常微分方程并利用复函数辐角求色散关系，并应用于相对论性磁化天体物理喷流模型。
2024-04-16 astro-ph.HE
Cosmic-ray cooling by dark matter in astrophysical jets
LAPTh, CNRS, USMB（拉普理论物理实验室，法国国家科学研究中心，萨瓦大学）；Center for Astrophysics and Space Science (CASS), New York University Abu Dhabi（纽约大学阿布扎比分校天体物理学与空间科学中心）；Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）；INFN - Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）
研究通过多区喷流模型分析马尔卡121的多波段辐射，首次考虑喷流动力学不确定性，得出暗物质诱导宇宙射线冷却的5σ上限。
2026-01-08 astro-ph.HE hep-ph
Internal Structure of the Jets from Young Stars Simulated at Plasma Focus Facilities
多年来，在等离子体聚焦设施上对年轻恒星的喷流进行了实验室模拟，从而可以详细研究喷流与周围等离子体相互作用期间出现的活动区域的内部结构。我们发现了一类新的广泛的理想磁流体动力学方程的解决方案，描述了封闭的轴对称的固定流动，显然是实现在活动区。这样的流动被证明是很好地再现在实验室模拟的天体物理射流中观察到的等离子体结构的内部结构。
2020-09-25 astro-ph.HE
Dissipation and particle acceleration in astrophysical jets with velocity and magnetic shear: Interaction of Kelvin-Helmholtz and Drift-Kink Instabilities
通过二维PIC模拟研究相对论对等离子体中KH与DK不稳定性的耦合，发现其破坏猫眼涡旋、增强耗散并驱动高效非热粒子加速。
2025-01-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph
High energy emission from galactic jets
在这一章中，我们回顾了X射线双星的一些方面，特别是那些呈现稳定喷流的，即微类星体。由于它们与活动星系核（AGN）的接近和相似性，星系喷流源是检验宇宙范围内天体物理理论的独特实验室。由于最近的观测进展与新一代的伽马射线成像大气切伦科夫望远镜和鉴于即将到来的km 3大小的中微子探测器，我们特别关注可能的高能伽马辐射和中微子发射。在这方面，我们还评论了天体物理喷流存在于年轻的恒星物体，我们简要地讨论了与河外活动星系核和伽玛射线暴的异同。
2013-06-07 astro-ph.HE hep-ph
The Need for Plasma Astrophysics in Understanding Life Cycles of Active Galaxies
在本白皮书中，我们强调了等离子体天体物理学在研究活动星系的形成、演化和反馈中的重要作用。我们提出了三个具体建议：1）我们需要大大提高VLA的分辨率，也许可以以适度的成本建造EVLA-II。这将提供角分辨率来研究kpc尺度的喷流，例如，可以在1GHz横向于喷流进行详细的法拉第旋转诊断; 2）我们需要在NSF、NASA和DOE之间建立协调计划，以支持实验室等离子体实验。（包括液态金属），旨在研究关键的天体物理过程，如磁旋转不稳定性（角动量传输的起源）、发电机（磁场的起源）、喷气发动和稳定性。允许进入相对论等离子体区的实验（也许通过强激光和磁场）将非常有助于理解来自超大质量黑洞的喷流的稳定性和耗散物理; 3）再次通过三个机构之间的协调支持，我们需要投资于发展全面的理论和先进的模拟工具，以研究相对论等离子体物理领域的吸积盘和喷流，特别是在将大尺度流体尺度现象与产生多波长辐射的相对论动力耗散物理学联系起来方面。
2009-02-19 astro-ph.CO astro-ph.HE
Linear Stability Analysis of Relativistic Magnetized Jets: Methodology
本文提出了一种线性稳定性分析方法，通过扰动圆柱轴对称稳态喷流并线性化相对论性理想MHD方程，推导色散关系以计算不稳定性增长率，并应用WKBJ近似及给出特定子情形的解析解。
2023-08-30 astro-ph.HE
The roles of jets: CF, CCSN, PN, CEE, GEE, ILOT
我回顾了喷气膨胀的气泡在确定不同天体物理对象的演变中的作用。我讨论了已知喷流会使气泡膨胀的天体物理系统（冷却流[CF]星系团;年轻星系;中等光度光学瞬变[CRUTs];双极行星状星云[PNE]），以及推测有喷流膨胀气泡的系统（核心坍缩超新星[CCSNe];共同包络演化[CEE];掠食包络演化[GEE]）。在许多情况下，射流通过负射流反馈机制（JFM）起作用。当JFM失败或根本不起作用时，我会讨论结果。根据这种观点，一些非常有趣和充满活力的事件的存在归功于JFM的失败，包括恒星黑洞，伽马射线暴和Ia型超新星。
2015-08-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
High-Energy Polarization: Scientific Potential and Model Predictions
了解磁场强度和形态对于研究天体物理喷流是非常重要的。极化信号是探测喷流磁场的标准方法。无线电和光学偏振监测计划已经非常成功地研究了空间和时间相关的射流偏振行为。一个新的时代正在到来与高能量偏振。X射线和$γ$ -射线偏振测量法可以探测最活跃的射流区域，具有最有效的粒子加速。这个新的机会将对我们目前对喷气系统的理解产生重大影响。本文总结了天体物理喷流的X射线和$γ$射线偏振的科学潜力和当前的模型预测。特别是，我们讨论了使用高能偏振的优势，以约束射流物理中的几个重要问题，包括射流辐射机制，粒子加速机制，射流动能和磁能组成。在这里，我们把耀变体作为一个研究案例，但一般的方法可以类似地应用于其他天体物理喷流。我们的结论是，通过比较相结合的磁流体动力学（MHD），粒子输运和偏振相关的辐射传输模拟与多波长随时间变化的辐射和偏振观测，我们将获得最强的约束和最好的知识射流物理。
2017-08-09 astro-ph.HE
GRMHD Simulations and Modeling for Jet Formation and Acceleration Region in AGNs
相对论射流是具有相对论速度的准直等离子体流出。涉及相对论喷流的天体是一个系统，包括一个致密物体，如黑洞，被旋转的吸积流包围，在中心致密物体附近产生相对论喷流。解释相对论喷流起源的最被接受的模型涉及磁流体动力学（MHD）过程。在过去的几十年里，许多广义相对论磁流体动力学（GRMHD）程序已经被开发出来，并被应用于模拟各种条件下的相对论性喷流形成。这篇简短的评论概述了GRMHD模拟在产生相对论喷流及其观测建模方面的最新进展。
2022-01-29 astro-ph.HE
Astrophysical Evidence of Wakefield Acceleration in Galactic and Extragalactic Jets via Gamma Rays and UHECRs
UC Irvine, Physics and Astronomy（加州大学尔湾分校）；UC Riverside, Physics and Astronomy（加州大学河滨分校）；Computational Astrophysics Laboratory, RIKEN（理化学研究所计算天体物理实验室）
通过伽马射线和UHECRs研究银河系和星系际喷流中的Wakefield加速机制，揭示其在不同质量天体中的普适性及高能粒子加速能力。
2020-09-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Increase of the Density, Temperature and Velocity of Plasma Jets driven by a Ring of High Energy Laser Beams
由多束高能激光（如Omega和NIF）驱动的超音速等离子体外流已经并将被用作各种实验室天体物理实验的平台。在这里，我们提出了一种新的方式发射高密度和高速度，等离子体射流使用多个强激光束在一个空心环的形成。我们表明，这样的喷气机提供了一个更灵活和多功能的平台，为未来的实验室天体物理实验。使用高分辨率的流体动力学模拟，我们表明，准直射流可以实现更高的密度，温度和速度时，多个激光束聚焦在目标上形成一个中空的环形图案，而不是聚焦到一个单一的点。我们进行了模拟与不同的环半径，并研究其对射流性能的影响。实验室无碰撞冲击实验的影响进行了讨论。
2013-04-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph
UHE Cosmic Rays and AGN Jets
活动星系核（AGN）及其相对论喷流被认为是超高能（UHE）宇宙线加速的潜在场所。本文回顾了基本的观测结果以及对源能量学的要求，然后讨论了不同加速位置和机制的相关性，如黑洞隙、回流中的激波或喷流剪切加速。当放在上下文中，结果表明，费米型粒子加速在trans-relativistic冲击和/或在剪切，相对论流提供了最有前途的框架UHECR生产活动星系核。然而，真正破译UHECRs的天体物理来源，仍然需要改进的到达方向和源相关性的统计信息。
2019-11-11 astro-ph.HE
Electron-scale shear instabilities: magnetic field generation and particle acceleration in astrophysical jets
在天体物理喷流中发现的强剪切流区域被证明是重要的耗散区域，在那里剪切流动能通过剪切不稳定性被转换为电场和磁场能量。这些自洽场的出现使剪切流成为辐射发射和粒子加速的重要场所。我们专注于电子尺度的不稳定性，即碰撞，非磁化开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KHI）和大规模的直流磁场产生机制的电子尺度。我们表明，这些过程是重要的候选人，以产生磁场在存在强的速度剪切，这可能自然地起源于活动星系核的高能物质爆发和伽玛射线爆发。我们表明，KHI是强大的剪切流之间的密度跳跃，从而在不同的密度对比度的各种情况下操作。多维粒子在细胞（PIC）模拟的KHI，与OSIRIS进行，揭示了一个强大的和大规模的直流磁场组件，这是没有捕获的标准线性流体理论的出现。该直流分量来自与穿过剪切层的一个流进入另一个流的电子的热膨胀相关联的动力学效应，而离子由于其惯性而保持不受干扰。电子膨胀形成直流电流片，其感生直流磁场。我们的研究结果表明，在KHI开发的电磁能量的大部分存储在直流分量，达到电子时间尺度上的$10^{-3}$的顺序均分的值，并持续时间比质子的时间尺度。粒子散射/加速在这些剪切流不稳定性的自生领域进行了分析。
2014-04-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Cross-entropy optimiser: a new tool to study precession in astrophysical jets
在许多银河系和河外来源的喷流旋进的证据已在文献中报道。这些证据大部分是基于对喷流结运动学的研究，这取决于正确识别组件，以确定它们各自的自行和在天空平面上的位置角。与拟合程序有关的识别问题，以及采样时间不及时的观察结果，可能会影响及时跟踪组件，从而可能导致对数据的误解。为了克服这些局限性，我们引入了一个非常强大的统计工具来分析射流进动：连续多极值优化的交叉熵方法。交叉熵方法仅基于喷流分量的原始数据（距核心的赤经和赤经偏移）来搜索更好地代表数据的岁差模型参数。在这项工作中，我们提出了大量的测试，以验证这种技术，使用合成进动射流从一组给定的进动参数。为了恢复这些参数，我们将交叉熵方法应用于我们的进动模型，彻底改变与该方法相关的量。我们的结果表明，即使在最具挑战性的测试中，交叉熵方法也能够在1%的水平内找到正确的参数。即使对于非旋进射流，我们的优化方法也可以成功地指出旋进的不足。
2009-07-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Particle-in-cell simulations of collisionless shock formation via head-on merging of two laboratory supersonic plasma jets
我们描述了数值模拟，使用粒子在细胞（PIC）和混合PIC代码Lsp [T。P. Hughes等人，物理修订版ST加速Beams 2，110401（1999）]，两个实验室超音速等离子体射流的迎面合并。这些实验的目的是在实验室中形成和研究与天体物理学有关的无碰撞冲击。使用等离子体射流的初始条件（密度约为10^14-10^16 cm^（-3），温度约为几eV，传播速度约为20-100 km/s），射流传播的大规模模拟表明，在合并区域，两股射流之间的相互作用基本上是无碰撞的。在高分辨率的一维和二维模拟中，我们表明，无碰撞冲击所产生的合并射流时，沉浸在施加的磁场（B ~ 0.1-1千克）。在预期的等离子体射流速度高达100 km/s时，我们的模拟不会产生非磁化的无碰撞冲击，这需要更高的速度。磁场的方向以及射流的轴向和横向密度梯度对相互作用的性质具有强烈的影响。我们比较我们的一些模拟结果与以前发表的PIC模拟研究的无碰撞冲击波的形成。
2013-05-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Fundamental Accretion and Ejection Astrophysics
盘吸积可能是基本的天体物理过程。恒星和行星是通过吸积盘中的气体形成的。黑洞和星系通过有效的吸积盘共同进化到中心的超大质量黑洞上。事实上，宇宙中大约20%的电离辐射是由黑洞的吸积盘提供的。而大尺度结构--星系团--则受到黑洞吸积产生的相对论喷流的显著影响。然而，我们仍在寻找一些非常基本的问题的观测答案，这些问题是黑洞与其宿主星系之间反馈的所有方面的基础：盘如何传递角动量以将气体输送到致密物体上？吸积盘如何发射风和喷流？
2009-02-26 astro-ph.CO astro-ph.HE
Laboratory disruption of scaled astrophysical outflows by a misaligned magnetic field
利用实验室实验研究了磁压作用下天体物理外流形成明亮、致密和准直喷流的过程。我们特别关注流出物与磁场之间的错位对射流准直的影响，因为流出物源于源。对于小的未对准，磁性喷嘴形成并重新定向准直射流中的流出物。对于日益增长的错位，这个喷嘴变得越来越不对称，扰乱射流形成。因此，我们的研究结果表明，外流/磁场不对准是一个合理的关键过程调节射流准直在各种对象从我们的太阳的外流河外射流。此外，他们提供了一个可能的解释所观察到的结构的天体物理喷流。射流调制可以被解释为流出/环境场角度随时间变化的特征，并且射流方向的变化可以是环境场方向变化的特征。
2020-12-20 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Analytical Solution of Magnetically Dominated Astrophysical Jets and Winds: Jet Launching, Acceleration, and Collimation
我们提出了一个解析解的高度磁化喷流/风流。一般无力喷流/风方程（“脉冲星”方程）的左边被分成旋转和非旋转项。这两个方程的任何一项都可以解析求解，并且两个解彼此匹配得很好。因此，我们获得了磁主导喷流/风的一般近似解，该解涵盖了非相对论性到相对论性区域，并且漂移速度与冷等离子体速度很好地匹配。射流的加速包括三个阶段。(1)喷流位于阿尔文临界面（即轻圆柱）内，具有非相对论性速度，并由环形运动主导。(2)喷流超过阿尔文临界面，在那里，流动由极向运动主导，并变得相对论。这两个阶段的总速度遵循相同的规律$vΓ=ΩR$。(3)用$vΓ\approx1/\left(θ\sqrt{2-ν}\right)$代替演化规律，其中$θ$是射流的半张角，$0\leqν\leq2$是由磁场配置确定的自由参数。这是因为早期的有效加速最终打破了射流中不同部分之间的因果关系，阻止了全局解决方案。喷气机必须携带局部电荷和电流，以支持电磁平衡。该近似解与已知的理论结果和数值模拟结果一致，并且更便于直接与观测值进行比较。这个理论可以用来限制天体物理喷流中黑洞的自旋。
2021-01-14 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
