$\mathtt{Entity}$ -- Hardware-agnostic Particle-in-Cell Code for Plasma Astrophysics. II: General Relativistic Module
Flatiron Institute（西蒙斯平流层研究所）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；University of Maryland（马里兰大学）；Institute for Research in Electronics and Applied Physics, University of Maryland（马里兰大学电子与应用物理研究所）；IRAP, Université de Toulouse, CNRS, CNES, UPS（图卢兹大学/法国国家科学研究中心/法国国家空间研究中心/UPS IRAP研究所）
Entity代码的广义相对论模块实现了在强引力场中模拟相对论性磁化非碰撞等离子体的能力，适用于黑洞周围的轴对称模拟。
2025-11-21 astro-ph.HE
Radio Evidence for AGN Activity: Relativistic as Tracers of SMBHs
虽然大多数类星体的射电辐射似乎与宿主星系中的恒星形成活动有关，但大约10%的光学选择类星体具有非常明亮的相对论喷流，显然是由位于喷流底部的SMBH提供动力。当这些喷流指向接近视线时，它们的视亮度会因多普勒增强而增强，并且看起来非常可变。高分辨率射电干涉测量直接显示了相对论性等离子体喷流从SMBH流出。在这些所谓的耀变体中，视横向速度通常约为7c，但高达50c，表明真实速度在光速的1%以内。喷流似乎是准直的，并在SMBH下游100秒差距的区域加速。用地空干涉仪进行的测量表明，视亮度温度约为10 E14 K或更高。这远远超过了逆康普顿冷却的极限。从观测到的抛射速度推导出的适度的多普勒因子似乎不足以解释观测到的相对论性增强的高亮度温度。
2014-12-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
Relativistic Broadening of Iron Emission Lines in a Sample of AGN
我们提出了一个统一的X射线光谱分析的8个1型活动星系核（AGN），以前已经观察到相对论增宽铁发射线。利用XMM-牛顿欧洲光子成像相机（EPIC-pn）的数据，我们仔细模拟光谱连续，考虑复杂的固有吸收和发射。然后，我们着手模拟两个不同的吸积盘发射线代码，以及一个自洽的，电离的吸积盘光谱卷积从内盘的相对论涂抹在每个源的广泛的Fe K功能。比较结果，我们表明，相对论模糊的磁盘发射需要解释在大多数来源的光谱，即使当一个模型的光电离磁盘的全反射光谱。
2009-07-22 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
Estimating Black Hole Spin from AGN SED Fitting: The Impact of General-Relativistic Ray Tracing
本研究将广义相对论光线追迹纳入活动星系核吸积盘及康普顿化模型，发现相对论修正会显著改变大质量类星体光谱拟合与黑洞自旋约束，并公开发布 RELAGN 代码。
2023-08-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Linking the central engine to the jet properties in radio loud AGN
我们用14 m Metsähovi毫米波望远镜和甚长基线阵（VLBA）对射电强活动星系核（z < 1）进行了长期观测，并对其中的相对论性喷流参数进行了较好的估计，从而探讨了黑洞质量与其相对论性喷流之间的关系.用北欧光学望远镜（NOT）上的NOTCam拍摄的近红外宿主星系图像和从2MASS全天空巡天中检索的图像使我们能够对样本中的宿主星系进行详细的表面亮度分解，并通过它们的隆起光度估计可靠的黑洞质量。我们目前的黑洞质量和相对论性喷流参数之间的相关性的早期结果。我们的初步结果表明，黑洞的质量越大，它产生的喷流就越快、越亮。
2015-03-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Simulating SZ intensity maps of giant AGN cocoons
我们进行相对论流体动力学模拟的形成和演化的活动星系核茧产生的非常轻的强大的喷流。利用相对论正确的Wright方法计算了模拟活动星系核茧在高频下的Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应的强度图。我们的完全相对论计算表明，从高温气体（千分之Te ~ 100 keV）的贡献，SZ信号从活动星系核茧在高频强于从周围的冲击集团间介质，由于事实上，相对论谱函数峰值在这些温度值。我们目前的SZ效应模拟活动星系核茧在不同的频率，并表明，SZ观测在217 GHz和更高的频率，如857 GHz，将为我们提供知识的活动星系核茧的动态主导成分。
2012-07-16 astro-ph.HE
General relativistic radiation transport: Implications for VLBI/EHT observations of AGN discs, winds and jets
2019年，事件视界望远镜合作组织（EHTC）发布了通过甚大基线干涉测量（VLBI）技术获得的超大质量黑洞（SMBH）的第一张图像。在未来，预计更多的和更敏感的VLBI观测将寻求其他附近的活动星系核（AGN），因此，重要的是要了解哪些可能的功能，可以预期在这样的图像。在本文中，我们后处理的一般相对论磁流体动力学（GR-MHD）模拟，其中包括电阻率，从而提供了一个自洽的射流形成模型，包括电阻质量负载的风从一个磁盘在开普勒旋转。射线追踪是使用广义相对论射线追踪代码GRTRANS假设同步辐射。我们研究了在大范围的条件下，随着黑洞质量、吸积率、自旋、倾角、吸积盘参数和观测频率的变化，黑洞环境的出现，包括吸积盘、风和喷流。当我们采用类似M87的参数时，我们表明我们可以为我们的一些模拟再现环状特征（类似于EHT所观察到的）。后者表明，这样的开普勒光盘模型，因此可以与观察到的结果是一致的。根据它们的质量，吸积率，自旋和观测的灵敏度，我们注意到其他SMBH可能会在观测中显示出风和喷流等其他特征。
2021-09-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
The impact of relativistic AGN jets on realistic galaxy cluster environments
Universitat de València（瓦伦西亚大学）
本研究通过三维相对论性流体动力学模拟，发现FRI型低功率喷流在真实星系团环境中通过弱激波高效加热星系团内介质，约80%动能转化为内能，为解决冷却流问题提供了可行方案。
2026-10-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
Two-temperature Magnetohydrodynamic simulations for sub-relativistic AGN jets:Dependence on the fraction of the electron heating
我们提出了两个温度的磁流体动力学模拟的活动星系核的亚相对论喷流的传播的结果。电子和离子的温度分布的依赖性上的电子加热铁在冲击波前的分数进行了研究，为Fe=0，0.05，和0.2。数值结果表明，在亚相对论性、稀薄喷流中，穿过终端激波的喷流等离子体形成热的双温等离子体，其中离子温度高于电子温度。双温等离子体膨胀并形成被称为茧的回流，其中离子温度保持高于电子温度超过1亿年。茧中的电子通过库仑碰撞被离子持续加热，因此茧中的电子温度保持在Te > 10^9 K。由于电子数密度较低，蚕茧的X射线辐射很弱。与此同时，软X射线从围绕茧的受冲击的团内介质中发射出来。混合射流等离子体和冲击的intracluster介质通过开尔文-亥姆霍兹不稳定性在界面处增强周围的茧和冲击intracluster介质之间的接触不连续性的X射线发射。
2020-03-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
Radio-loud AGN variability from three-dimensional propagating relativistic jets
射电强活动星系核的巨大尺寸和辐射的变化来自于等离子体沿两个相反方向的喷流的相对论性流动。我们使用雅典娜流体动力学代码来模拟一个广泛的套件的54个传播的三维相对论射流与宽范围的输入射流速度和射流与周围物质的密度比。我们确定哪些参数集产生不稳定的射流，产生射流为主的FR I型射电星系的形态，并倾向于产生稳定的射流与热点和FR II形态。几乎所有的模拟都涉及与周围介质的内部压力相匹配的射流，但我们也考虑了超压射流，并讨论了与标准射流的差异。我们还表明，结果并不强烈依赖于流体的绝热指数。我们专注于模拟，保持稳定的延长距离（60-240）倍的初始射流半径。缩放到更小的尺寸探测VLBI观测，在这样的模拟流的波动产生的变化，从几个月的时间尺度上观察到的发射率。采用这些模拟的密度，压力和速度的结果，我们估计归一化的静止帧同步辐射率从单个细胞的射流。从每个细胞观察到的发射强烈依赖于其可变的多普勒增强因子。我们将来自主加密激波周围数千个区域的通量相加。光变曲线和功率谱，红噪声斜率在-2.1和-2.5之间，这样产生的光变曲线和从耀变体观测到的光变曲线相似。
2018-10-01 astro-ph.GA astro-ph.HE
Acceleration of high energy protons in AGN relativistic jets
本文研究了在超大质量黑洞磁层中预加速的高能质子相对论喷流的加速问题。当质子通过喷流轴和其外围之间的总电势差$U$时，质子达到最大能量。这种电压是由旋转的黑洞产生的，并沿着磁场线传输到喷流中。结果表明，质子在喷流中的运动轨迹可分为三组：未捕获、捕获和未加速。未被捕获的粒子不会被喷流内部的极向和环向磁场所保持，因此它们会逃离喷流，并且它们的能量等于最大值$eU$。被捕获的质子沿着射流运动，并在径向方向上振荡。它们的能量在$0.74 eU$值附近变化。在强磁场中，在磁层中预加速的质子被压向喷流轴，实际上在喷流中不被加速。这项工作定义了一系列最知名的AGN对象与相对论性喷流和微类星体SS433的加速制度。
2020-08-07 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
A Relativistic Jet in the Radio Quiet AGN Mrk 110
在射电宁静窄线 Seyfert 1 星系 Mrk 110 中发现间歇性相对论性喷流，其超光速运动、减速及谱演化符合磁囚禁盘模型预测，表明射电噪/宁静二分法可能只是时间平均状态而非内禀差异。
2025-06-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
Relativistic plasmas in AGN jets - From synchrotron radiation to $γ$-ray emission
等离子体的相对论喷流是许多类型的活动星系核（AGN）的关键成分。今天，我们知道活动星系核是由星际物质吸积到超大质量黑洞的引力场中提供动力的，这个过程可以从一个与太阳系大小相当的区域释放出相当于整个星系（如银河系）的能量。根据中心能量源的性质，这种能量的大部分可以参与磁化等离子体以相对论速度的加速，以形成大规模的射流。喷流的存在通过发射同步辐射和低能光子的逆康普顿散射影响活动星系核的光谱，从而导致显著的非热光谱，有时从射频一直延伸到$γ$射线能量。在这里，我们回顾一些特征过程的辐射发射活动星系核喷流，这导致在无线电，光学，X射线和$γ$ -射线波段的光子的发射，我们提出的光谱运动的光学同行的结果。我们讨论我们的意见和它们的连接与$γ$ -射线属性的情况下，跟踪的作用，在不同类别的活动星系核的相对论性喷流，检测到在本地以及在遥远的宇宙。
2017-02-22 astro-ph.HE
Spin and Relativistic Phenomena Around Black Holes
自从Penrose（1969）和Blandford & Znajek（1977）的开创性工作以来，人们认识到黑洞自旋可能是天体物理学中的一个重要能源。活动星系核中射电强/射电静的二分法通常归因于黑洞自旋的差异，为了解释为什么射电强活动星系核出现在早型星系中，人们假设黑洞自旋和宿主星系形态之间存在相关性。X射线观测是唯一能够回答这个问题的：黑洞的旋转是否在为相对论性喷流提供动力方面起着至关重要的作用，比如从射电噪声很大的活动星系核（AGN）、银河系微类星体和伽马射线暴中看到的喷流？事实上，黑洞旋转的重要性不仅仅是它作为一种可能的动力源的作用：超大质量黑洞的旋转是其形成和随后成长历史的化石记录。
2009-02-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Propagation of GRB Relativistic Jets in AGN Disks and Its Implication for GRB Detection
研究AGN盘中GRB相对论性喷流的动力学演化，发现仅高光度长持续喷流或低质量SMBH附近的喷流可突破盘面，受阻喷流仅能通过激波突破辐射及冷却被探测。
2024-06-16 astro-ph.HE
Relativistic AGN jets II. Jet properties and mixing effects for episodic jet activity
各种各样的射电星系显示出过去经历过偶发喷流爆发的迹象。一个例子是双-双射电星系（DDRG）。然而，由于涉及的时间尺度很大，因此不可能实时跟踪单个源的演变。数值研究提供了一个强有力的工具来研究（磁）流体动力学设置的幕式喷流爆发的时间行为。我们模拟注入两个喷流从活动星系核（AGN），分开一个很短的中断时间。比较了三种不同的喷流模型。我们发现活动星系核喷流爆发循环可分为四个阶段。当重新启动的射流完全在初始射流留下的热的和膨胀的茧内传播时，发生最显著的阶段。在这种情况下，重新启动的喷射器的喷射头前进速度显著高于初始喷射头。当初始射流的头部与周围介质强烈相互作用时，重新启动的射流几乎不受阻碍地传播。结果，重新启动的射流保持了强的径向完整性。与初始射流相比，只有很小一部分的冲击射流物质通过茧流回，并且在重新启动的射流头部发现了弱得多的冲击。我们发现，在这个阶段的重新启动射流的功能非常类似于一个典型的DDRG的观察到的属性。
2014-02-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Shocks in relativistic transverse stratified jets, a new paradigm for radio-loud AGN
活动星系核喷流的横向分层是由观测和理论论证提出的，是中心引擎（吸积盘+黑洞）和外部介质的内在性质决定的。另一方面，单分量喷流方法受到射电喷流（结）中等离子体团的各种观测特性的严重挑战，这些特性通常与内部激波有关。考虑到这种横向分层对射流加速、稳定性和与外部介质的相互作用起着重要作用，它还应该引起具有各种强度和构型的内部激波，能够描述所观察到的结行为。通过建立横向分层的喷流，内部冲击的属性，和多个观察到的活动星系核喷流的形态和行为之间的关系，我们的目标是提供一个一致的全球计划的各种活动星系核喷流结构。在MOJAVE合作的甚长基线干涉测量（VLBI）监测的活动星系核射电喷流的大样本上工作，我们确定了多个结与连续重准直冲击的系统关联的一致性。然后，我们研究了重新准直激波的形成和不同的横向分层结构的影响，通过参数化探索的两个相对论外流分量与特定的相对论流体动力学（SRHD）代码AMRVAC。我们能够连接不同的光谱类AGN与特定的分层喷流的特点，在很好地符合其VLBI无线电特性和吸积制度。
2017-05-30 astro-ph.HE
Numerical Investigation of Dynamical and Morphological Trends in Relativistic Jets
活动星系核（AGN）的形态和动力学性质的范围，这不仅取决于本征参数的中央引擎，但它们与周围环境的相互作用。我们研究了千秒差距尺度活动星系核喷流特性与其内禀参数和周围环境的关系。这是使用一套40个相对论流体动力学模拟，跨越了广泛的发动机光度和打开角度。我们探索活动星系核喷流传播与不同的环境密度剖面，包括$r^{-2}$（自相似解决方案）和$r^{-1}$，这是更相关的活动星系核宿主环境。Fanaroff-Riley（FR）形态二分法在我们的模型中自然出现。与周围介质相比，具有低能量密度的射流产生中心变亮的发射率分布，而来自相对较高能量密度射流的发射率由终端亮点主导。我们观察到在我们的模拟，可以产生沿脊柱的喷流亮点，提供了一个可能的解释活动星系核喷流中观察到的“结”。我们还发现了结的数量和射流头与周围环境的能量密度比之间的标度关系。这种标度关系与M87和天鹅座A喷流的观测结果基本一致。我们的模型还正确地预测M87为FR I，天鹅座A为FR II。我们的模型可以用来与射流动力学参数，如射流头速度，射流张开角，和外部压力，射流功率和环境密度估计。
2022-08-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Aligning Nuclear Cluster Orbits with an Active Galactic Nucleus Accretion Disk
活动星系核（AGN）是由气体盘吸积到超大质量黑洞（SMBH）上提供动力的。在核星团（NSC）中围绕SMBH运行的恒星和恒星残骸将与AGN盘相互作用。轨道飞行器在穿过圆盘时会受到一个拖曳力，通过反复的穿越，它们的轨道会被圆盘捕获。活动星系核盘中的嵌入天体群可能是双星黑洞合并、超新星、潮汐破裂事件和嵌入伽马射线暴的重要来源。对于两个有代表性的活动星系核盘模型，我们使用几何阻力和Bondi-Hoyle-Littleton阻力来确定恒星和恒星残骸的捕获时间。我们假设一个范围内的初始倾角和半长轴的圆形开普勒轨道器。捕获时间在很大程度上取决于所选盘模型的密度和纵横比、恒星物体相对于盘的相对速度以及活动星系核的寿命。我们预计，对于活动星系核盘密度$ρ\gtrsim 10^{-11}\rm g/cm^3$和盘寿命$\geq 1$百万年，有一个显着的人口嵌入恒星物体，这可以燃料合并检测引力波与LIGO-Virgo和LISA。
2020-10-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
FERO: Finding Extreme Relativistic Objects. I. Statistics of Relativistic Fe Kalpha lines in Radio-Quiet Type 1 AGN
吸积模型预测，相对论效应增宽的荧光线应该是由X射线辐射反射到活动星系核（AGN）中心黑洞周围吸积盘的内部区域引起的。相对论性线的起源背后的理论已经很好地建立起来，来自中等数量来源的观测证据似乎支持这些线的存在。本工作的目的是建立活动星系核的相对论Fe K α线的分数，并研究可能的相关性与源的物理性质。为了寻找Fe K α线相对论展宽的重要证据，对149个射电宁静的1型活动星系核（AGN）进行了系统和统一的分析。为便于进行统计研究，确定了一个几乎完整的、通量有限的31个来源的子样本。的2-10 keV的FERO源的光谱进行了比较，一个复杂的模型，其中包括在塞弗特星系的X射线光谱中观察到的物理成分：一个幂律的主要连续修改的非相对论康普顿反射和暖吸收，加上一系列的窄Fe线反射功能。在通量限制的样品中，观察到的相对论性Fe K α线的显著证据的源的分数为36%。平均线等效宽度（EW）为100 eV的量级，而平均盘倾斜角为28+/-5度，径向盘发射率定律的平均功率定律指数为2.4+/-0.4。自旋值仅在两种情况下（MCG-6-30-15和MRK 509）得到了很好的约束，而在其余情况下，只要可以设置约束，它总是意味着拒绝静态黑洞解。Fe K α线EW与盘参数或系统物理性质（如黑洞质量、吸积率和硬X射线光度）无关。
2010-08-26 astro-ph.HE
Pinpointing the base of the AGN jets through general relativistic X-ray reverberation studies
活动星系核的许多理论模型都预言，位于黑洞上方的X射线日冕构成了X射线喷流的基底。因此，通过研究近距离黑洞环境的精确几何形状，我们可以精确定位喷流的发射地点。探测到负的X射线混响时间延迟（即软带X射线变化滞后于相应的硬带X射线变化）可以产生关于活动星系核几何性质的重要信息，例如X射线源的位置，以及黑洞的物理性质，例如它的质量和自旋。在灯柱几何的框架下，我提出了第一个系统的X射线时滞模拟结果的12个活动星系核的合奏，使用完全广义相对论（GR）射线追迹方法的系统的响应函数的估计。通过结合这些国家的最先进的GR响应模型与统计创新的拟合例程，我推导出的几何布局的封闭BH环境中的每个源，揭示的AGN喷气基地的位置。
2014-11-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Correlation between relativistic reflection fraction and photon index in NuSTAR sample of Seyfert 1 AGN
由幂律描述的活动星系核的初级X射线辐射照射吸积盘，在光谱中产生反射特征。在黑洞附近的相对论效应可以显著地改变圆盘内部区域的反射特征。我们调查之间的关系的相对论反射分数$R_f$，定义为日冕强度的比率，照亮吸积盘直接观察到的日冕强度，和硬X射线光子指数$Γ$的NuSTAR样本的Seyfert 1星系。的X射线光谱建模使用relxill代码，这有助于直接获得相对论模糊的反射分量的反射分数。参数$R_f$取决于被内部吸积盘截获的康普顿化X射线发射的量。在我们的样本中，我们发现$Γ$和$R_f$之间呈正相关。来自更大面积吸积盘的种子光子进入日冕将导致日冕等离子体的冷却增加，从而产生更陡峭的X射线光谱。电晕辐射较大面积的光盘将导致较高的反射率。因此，观测到的$R_f-Γ$关系很可能与活动星系核盘冠几何形状的变化有关。
2020-05-07 astro-ph.HE
Impact of the CMB on the evolution of AGNs and their relativisitc jets at the highest redshift
射电大声（RL）活动星系核（AGN）是所有波长上最明亮的天体物理源之一。它们的相对论喷流不仅可以影响它们的超大质量黑洞的生长，还可以影响周围的星系际介质。虽然在射电波段，这些喷流可以在所有尺度（从pc到Mpc尺度）下观测到，但它们的X射线和γ射线辐射预计集中在非常小的尺度（<10 pc）。然而，在钱德拉X射线望远镜发射后，探测到了几个kpc级的喷流，而在这些尺度上产生高能辐射的机制仍在争论之中。了解它的起源也是至关重要的，以获得这些射流的物理特性（例如功率）在大尺度上，因此，他们对环境的影响。在下文中，我们探讨了相对论喷流中的相对论电子与宇宙微波背景光子（IC/CMB）的逆康普顿相互作用作为可能的解释。此外，我们还估计这种解释也可能会影响观测到的演变跨宇宙时间的SMBH托管在喷射系统。
2022-09-29 astro-ph.GA astro-ph.HE
Electron-positron cascade in magnetospheres of supermassive Kerr black holes and the origin of relativistic AGN jets
University of Kansas（堪萨斯大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences（波兰科学院尼古拉·哥白尼天文中心）
研究探讨了超大质量克尔黑洞磁层中电子-正电子对级联机制及其对AGN喷流起源的影响
2026-08-13 astro-ph.HE
Spin-Orbit Misalignments of Eccentric Black Hole Mergers in AGN Disks
Niels Bohr International Academy, Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所）；Center of Gravity, Niels Bohr Institute（引力中心，尼尔斯·玻尔研究所）
研究通过N体模拟分析AGN盘中双星合并的自转-轨道偏移，发现近圆轨道通常对齐，而偏心轨道因气体扭矩作用有限，导致χ_eff分布更各向同性，揭示了AGN通道中二体偏心率与χ_eff的关联。
2026-03-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing the face-on disc-corona system of the bare AGN Mrk 110 from UV to hard X-rays: a moderate changing-state AGN?
本研究利用XMM-Newton和NuSTAR同步观测数据，结合reXcor和relagn模型分析裸AGN Mrk 110的X射线宽波段光谱，证实其软X射线过剩主要源自暖冕，并发现其低爱丁顿比率特征，将其归类为中等状态变化的AGN。
2023-10-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Investigating the Properties of the Relativistic Jet and Hot Corona in AGN with X-ray Polarimetry
本文总结了IXPE卫星对AGN的X射线偏振观测成果，揭示了耀变体喷流中的螺旋磁场与能量分层激波加速机制，以及射电宁静AGN中热日冕的板状几何结构。
2024-04-22 astro-ph.HE
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
Observational Properties of Thermal Emission from Relativistic Jets Embedded in AGN Disks
School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）；Department of Astronomy, School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理学院天文学系）
通过模拟喷流-茧系统传播，研究嵌入活动星系核盘中的相对论性喷流的动力学演化及其热辐射，发现软X射线耀发是最显著的可观测信号，持续时间从10^2秒到10^5秒，而UV/光学耀发仅对强喷流可探测，持续数天到数十天。
2025-05-22 astro-ph.HE
X-ray Properties of Hard X-ray Selected AGN
使用最新的70个月的雨燕BAT目录，我们检查硬X射线选择的塞弗特I星系，这是相对鲜为人知的，很少研究，但可能有希望测试电离相对论反射模型。从这个列表中，我们选择了13个源，已被观察到的XMM-牛顿小于20千秒，以探索宽带软到硬X射线的属性与组合XMM-牛顿和斯威夫特数据的分析。在这些，我们发现了7个源表现出潜在的有前途的功能的相对论光盘反射，如一个强大的软过剩，一个大的康普顿驼峰和/或加宽的Fe线。利用目前正在运行的卫星飞行任务，如朱雀、XMM-Newton和NuStar，对其中四个源进行更长时间的观测，以及利用ASTRO-H等未来飞行任务对另外两个源进行更长时间的观测，将是非常宝贵的，有助于更好地了解最靠近中心黑洞的相对论圆盘反射，并限制强引力的重要影响，如黑洞旋转。
2014-12-01 astro-ph.GA astro-ph.HE
Accelerating AGN jets to parsec scales using general relativistic MHD simulations
吸积的黑洞会产生平行的外流，或喷流，它们在距离上跨越许多数量级，加速到相对论速度，并准直成紧密的张开角。其中，也许最不了解的是射流准直由于与周围介质的相互作用。为了研究这种相互作用，我们进行了轴对称的广义相对论磁流体动力学模拟射流产生的大型吸积盘，跨越5个数量级的时间和距离，在一个前所未有的分辨率。在这样一个圆盘的支持下，喷流获得了类似于M87星系喷流的抛物线形状，并且洛伦兹因子和喷流半张角的乘积$γθ\ll 1$类似于从活动星系核（AGN）喷流的甚长基线干涉测量（VLBI）观测中发现的值;这表明活动星系核中存在着扩展的圆盘。我们发现，喷流和周围介质之间的相互作用导致发展的捏不稳定性，产生显着的径向和横向的变化，通过将磁和动能转化为热量的整个射流。因此，射流中的收缩区域可以被检测为辐射热点，并且可以为粒子加速提供理想的位置。箍缩也会导致气体从周围的介质成为之间的磁场线在喷流压缩，导致增强的质量加载的喷流和潜在的贡献的脊鞘结构中观察到的活动星系核流出。
2019-05-09 astro-ph.HE
Collimation of the relativistic jet in the quasar 3C 273
从超大质量黑洞（SMBH）附近发射的相对论喷流在活动星系核（AGN）中心的准直是理解活动星系核喷流性质的关键问题之一。然而，很少有人知道详细的喷流结构的活动星系核类星体，因为非常高的角分辨率需要解决这些对象。我们提出了非常长的基线干涉（VLBI）观测的原型类星体3C 273在86 GHz，全球毫米VLBI阵列进行，首次包括阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列。我们的观测达到了高角分辨率$\sim$ 60 ${\rm μ}$作为，解决了以往的规模上的$\sim 10^5$史瓦西半径的射流的最里面的一部分。我们的观测，包括在15，22和43 GHz的3C 273的近时间高灵敏度阵列观测，表明内部喷流准直抛物线，而外部喷流扩展圆锥形，类似于附近其他低光度AGN的喷流。我们在$10^{7}$史瓦西半径附近发现了喷流准直突变，为类星体喷流的结构转变提供了第一个令人信服的证据。3C 273的准直中断的位置在中心SMBH的重力影响球（SGI）的下游。与其他活动星系核喷流的结果相比，我们的结果表明，活动星系核喷流的准直区的末端不仅由SMBH的SGI控制，而且还由中心核的更多样化的属性控制。
2022-10-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Electromagnetic Signatures of Relativistic Explosions in AGN Disks
活动星系核（AGN）盘是中心超大质量黑洞（SMBH）的供养者，近年来也引起了人们对大质量恒星及其中子星（NS）和黑洞（BH）残余物的大量兴趣。在这些磁盘的迁移陷阱和气体扭矩有利于二进制的形成和提高紧凑的对象合并的速度。在这些环境中，既有大质量恒星死亡产生的长伽马射线暴（GRB），也有NS-NS和NS-BH合并产生的短GRB。然而，它们在活动星系核盘的独特环境中的性质却从未被研究过。在这里，我们表明，活动星系核中的伽玛暴可以显示出独特的功能，由于不寻常的相对位置的冲击，其特征的爆发演化和汤姆逊光球的活动星系核盘。例如，在稠密的环境中，外部冲击先于内部冲击发展，导致由相对论性反向冲击驱动的瞬发辐射。瞬变的时间演化也被压缩，产生的余辉发射比星际介质中的伽马射线暴更亮，峰值也更早。此外，在足够密集和延伸的圆盘区域，光变曲线主要是由扩散控制的，因为火球被困在圆盘光球层内。这些扩散主导的瞬态出现在$\sim 10^6 M_\odot$的SMBH周围的磁盘中的天到$\sim 10^8 M_\odot$的SMBH的年的时间尺度上。最后，大部分的事件，特别是在活动星系核与SMBH $\lesssim 10^7 M_\odot$，显示在X射线波段的时变吸收。
2020-11-17 astro-ph.HE
UHECRs from magnetic reconnection in relativistic jets
超高能宇宙射线（UHECR）可能产生于活动星系核（AGN）或伽马射线暴（GRB）喷流中。我认为，磁重联射流可以加速UHECR，而独立的物理过程中的磁耗散区。一阶费米加速可以有效地发生在未连接（上游）磁化流体收敛到重联层的区域。我发现质子在伽玛暴和强活动星系核喷流中的能量可达E~10^{20} eV，而铁核在亮度较中等的活动星系核喷流中的能量可达E~10^{20} eV。
2010-08-16 astro-ph.HE
Type Ia supernovae and stellar winds in AGN driven relativistic bubbles
我们分析了演化恒星的星风行为和活动星系核驱动的相对论气泡中Ia超新星爆炸的结果。我们发现，风壳的膨胀是有效地减速的相对论压力，但它们的整体运动被保存，使它们与母星一起穿过气泡。风物质只占气泡体积的一小部分，基本上不影响SN残余物的膨胀。如果包层保持完整并保持球形，估计气泡中SN残留物的最大半径为30-40 pc。由于Rayleigh-Taylor不稳定性导致的SN壳层的破碎可以减轻SN物质的传播，因此喷出物碎片能够穿过相对论气泡。在气泡外，风壳和超新星碎片在气泡边界附近的团内介质中减速。沉积的超新星Ia物质可以在相对论气泡的边界处的薄层中富集具有金属的团内气体。这个过程可能导致增强的线发射的边缘。在相反的极限，当超新星遗迹的碎片是温和的或不存在的，超新星Ia物质平流的相对论等离子体，并可能离开明亮的星系团星系的中心区域，与不情愿地移动的气泡。
2011-01-27 astro-ph.CO astro-ph.HE
Excitation of Langmuir waves in the magnetospheres of AGN
本文在考虑广义相对论Goldreich-Julian密度表达式的基础上，研究了活动星系核磁层中朗缪尔波的激发过程。我们认为，线性化的一组方程，描述所研究的机制的动力学：欧拉方程，连续性方程和泊松方程。在解出色散关系并得到不稳定性增长率后，我们考察了它与电子和质子的相对论因子以及活动星系核的质量和光度等物理参数的关系，这些参数被认为是Kerr黑洞。结果表明，能量注入朗缪尔波的参量过程是非常有效的，静电场的振幅将呈指数放大，这可能解释了活动星系核附近区域的电子对产生、粒子加速和等离子体加热过程。
2023-03-02 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
A stratified jet model for AGN emission in the two-flow paradigm
已知河外天体的高能发射发生在相对论喷流中，但发射粒子的性质、位置和发射过程仍然未知。其中一个用来解释相对论性喷射及其相关非热辐射形成的模型是双流模型，其中喷流被认为是由两种不同的流组成，一种温和的相对论性重子喷流围绕着快速的相对论性运动的电子-正电子等离子体。在这里，我们提出了这样的结构考虑到光子的主要来源，存在于活动星系核（AGN）的发射模拟。我们重现的宽带光谱的射电响亮AGN的详细模型的排放考虑到同步辐射和逆康普顿发射的相对论移动的电子-正电子束，周围的湍流重子喷流加热。我们计算的相对论对等离子体的密度和能量分布沿喷流，考虑到同步和逆康普顿过程的各种光子源存在于活动星系核的核心，以及对创建和湮灭过程。我们使用半解析近似快速计算逆康普顿过程的热光子分布与任何各向异性的角分布。光子场的各向异性也是通过“康普顿火箭”效应对等离子体的整体加速的原因，从而沿着射流施加等离子体速度。作为一个例子，模拟新兴的光谱进行了比较，3C 273的宽带发射。在3C 273的情况下，我们通过假设与已知估计兼容的物理参数，获得了平均宽带能量分布的极好拟合。
2018-10-03 astro-ph.HE
Observational Properties of Nonthermal Emission from Relativistic Jets Escaping Active Galactic Nucleus Disks
Department of Astronomy, School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理学院天文学系）
研究嵌入活动星系核盘的相对论性喷流的长期传播动力学和宽带非热辐射特征，发现高密度介质导致喷流快速减速、谱能量分布红移和同步自吸收产生准热鼓包，并预测可探测的多波段电磁对应体。
2026-05-24 astro-ph.HE
Signatures of Relativistic Helical Motion in the Rotation Measures of AGN Jets
极化已被证明是探测相对论性喷流中磁场的一个宝贵工具。内禀极化矢量图为喷流内均匀的环形主导磁场提供了迄今为止最好的证据。最近，地图的旋转措施（RM）在喷流首次探讨了场的几何形状的冷却，适度相对论周围的材料。在大多数情况下，检测到环形磁场的清晰特征，对应于RM剖面中横向于射流的梯度。然而，在许多对象中，这些配置文件也显示出显着的不对称性，这是难以解释的简单的螺旋射流模型。此外，在某些情况下，RM分布是强烈的频率和/或时间依赖性的。在这里，我们表明，这些功能可以自然占包括相对论性的螺旋运动的射流模型。特别是，我们能够再现弯曲RM剖面中观察到的各种射流，频率依赖RM剖面形态，甚至在3C 273结RM剖面的时间依赖性。最后，我们预测，一些源可能会显示在其RM配置文件在足够高的频率反转，取决于射流鞘速度横向和平行于射流的组件的比例。因此，多频RM地图承诺一种新的方式来探测相对论外流的速度结构。
2009-08-20 astro-ph.HE
Relativistic X-ray reverberation modelling of the combined time-averaged and lag-energy spectra in AGN
利用广义相对论射线追踪方法模拟了活动星系核的时均能谱和能量相关的时间延迟。我们模型的灯柱几何中的吸积气体是由位于旋转轴上的黑洞的X射线源照射。使用REFLIONX对反射组件中的光谱特征进行建模。相关的时间延迟后的直接连续，称为混响滞后，计算包括稀释和电离梯度的光盘上的全部效果。本文首次同时拟合了Mrk 335、IRAS 13224-3809和Ark 564三个活动星系核的时均能谱和滞后能谱。最佳拟合的各活动星系核的源高度和中心质量与以往报道的结果部分一致。我们发现，包括电离梯度的模型中自然解释滞后能量的观察，其中3千电子伏和7-10千电子伏的带先于其他波段。为了获得滞后能量分布中清晰的3 keV和7-10 keV的下降，该模型需要源高度> 5 $r_g$，或者在小半径处高度电离并且更冷的盘。我们还表明，单独拟合滞后或平均光谱可能会导致不同的结果和解释。因此，这是重要的光谱和定时数据相结合，以找到合理的，但自洽的拟合，这是可以实现与我们的模型。
2016-05-04 astro-ph.HE
Gamma-ray emission from early-type stars interacting with AGN jets
我们研究了早型星与活动星系核喷流的相互作用。由于喷流与恒星风的相互作用，将形成弓形激波，粒子可以在这些激波中加速到相对论能量。计算了相对论电子产生的从射电到γ射线的非热辐射。这种辐射可能是重要的，它的探测可能会产生关于星系核中恒星星族的性质以及相对论性喷流的信息。预计这种排放与附近的非耀变体源有关。
2013-09-10 astro-ph.HE
A Universal Scaling for the Energetics of Relativistic Jets From Black Hole Systems
黑洞产生准直的相对论喷流，在伽马射线暴（GRB）、微类星体和一些星系（活动星系核; AGN）的中心都观测到了。喷流物理学如何从伽玛暴中的恒星黑洞扩展到活动星系核中的超大质量黑洞仍然是未知的。在这里，我们表明，由活动星系核和伽玛暴产生的喷流表现出相同的相关性之间的动能携带的加速粒子和伽马射线光度，活动星系核和伽玛暴位于低和高光度端，分别的相关性。这一结果表明，在黑洞系统中产生的喷流的能量耗散效率是相似的超过10个数量级的喷流功率，建立活动星系核和伽玛暴之间的物理类比。
2013-01-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Gradus.jl: spacetime-agnostic general relativistic ray-tracing for X-ray spectral modelling
H. H. Wills Physics Laboratory（H. H. 威尔斯物理实验室）
本文介绍Gradus.jl，一个基于Julia的广义相对论光线追踪工具包，利用自动微分计算传递函数，支持任意时空，并验证了其在高分辨率混响滞后光谱计算中的有效性。
2025-10-16 astro-ph.HE
Gamma-ray emission from massive stars interacting with AGN jets
密集的恒星群围绕着星系的核区域。在活动星系核中，这些恒星可以与超质量黑洞发射的相对论喷流相互作用。在这项工作中，我们研究了早型星与活动星系核中相对论喷流的相互作用。在喷流和星风的相互作用下，每颗早型恒星都形成了弓形的双激波结构。在这些冲击波中，粒子可以被加速到相对论能量，并发出高能辐射。考虑星系核不同的恒星密度，计算了非热辐射过程产生的γ射线辐射。这种辐射在某些情况下可能是重要的，它的探测可能会产生关于星系核中恒星星族的属性以及关于相对论性喷流的有价值的信息。预计这种排放与附近的非耀变体源特别相关。
2013-09-27 astro-ph.HE
Selected Chapters on Active Galactic Nuclei as Relativistic Systems
本卷概述了活动星系核（AGN）内部区域发生的物理过程的选定方面。观测证据表明，强引力场在控制活动星系核的能量输出及其对周围介质的影响方面起着重要作用，这可能是由于超大质量黑洞的存在。为了减少不必要的重叠与众多评论的主题活动星系核，在这里，我们集中在几个选定的主题。
2021-11-10 astro-ph.HE
Particle Acceleration in Mildly Relativistic Shearing Flows: the Interplay of Systematic and Stochastic Effects, and the Origin of the Extended High-energy Emission in AGN Jets
活动星系核（AGN）大尺度喷流中扩展X射线辐射的起源对传统的加速和辐射模型提出了挑战。虽然电子同步辐射被认为是最可行的辐射机制，但连续大尺度X射线结构的形成仍然是一个悬而未决的问题。由于天体物理射流预计将表现出一些湍流和剪切运动，我们在这里调查的剪切流的潜力，以促进延长粒子的加速，并评估其对所得粒子分布的影响。我们的处理结合了系统剪切和随机二阶费米效应。我们发现，对于适用于大规模活动星系核喷流的典型参数，随机二阶费米加速，它总是伴随着剪切粒子加速，可以发挥重要的作用，在促进整个过程中的粒子粒子加速。我们研究了随时间变化的粒子分布的存在下，二阶费米加速，剪切加速，和同步加速器的损失，使用一个简单的福克-普朗克方法，并提供插图可能出现的复杂的（多组分）粒子能量分布与不同的光谱分支。我们提出了适用于大规模活动星系核喷流的典型参数的例子，表明了理解扩展X射线发射和超高能宇宙射线起源的基本过程的相关性。
2017-06-04 astro-ph.HE
Using Collisions of AGN Outflows with ICM Shocks as Dynamical Probes
在本文中，我们列出了一组简单的关系连接的动力学的快速等离子体射流的动力学状态的环境介质。我们的目标是提供一个工具包，可用于连接的射电活动星系核的形态在星系团的动力学状态的本地ICM。形式主义是为了适用于喷流，无论它们是相对论的或非相对论的。特别注意的是涉及ICM冲击的相互作用，虽然结果可以更广泛地应用。我们的形式主义强调的重要性，相对马赫数的影响ICM流和内部马赫数的活动星系核喷流在确定如何活动星系核外流演变。
2016-12-17 astro-ph.HE
Non-thermal emission from standing relativistic shocks: an application to red giant winds interacting with AGN jets
银河系和河外相对论喷流有着丰富的环境，充满了移动的物体，如恒星和致密的团块。这些物体可以进入射流并产生冲击和非热发射。本文描述了由相对论性喷流与障碍物相互作用形成的驻激波下游区域的发射特性。我们专注于红巨星与河外喷流相互作用的情况。我们进行相对论性轴对称流体动力学模拟的相对论性喷流满足非常大的惯性障碍。结果解释的框架下的红巨星的密集和缓慢的风相互作用的喷流的活动星系核。假设粒子在射流冲击红巨星风时产生的驻激波中加速，我们计算了非热粒子分布、多普勒增强和伽马射线的非热光度。当考虑由障碍物引起的冲击的整个表面而不是仅考虑障碍物部分时，来自射流-障碍物相互作用的可用非热能潜在地增强了$\sim 100$的因子。观测者的伽马射线亮度，包括流速和多普勒增强效应，可以比假设发射流静止且只考虑障碍物截面时高约300（g/10）^2倍，其中g是喷流洛伦兹因子。对于活动星系核喷流内的全部红巨星，预测的持续伽马射线光度可能是指向观测者的喷流潜在可探测的。在研究这些来源的非热辐射时，应考虑到与相对论性外流相互作用的障碍物，例如河外喷流的星云和恒星群，或微类星体喷流中的恒星风不均匀性和双星中类星体风的不均匀性。
2015-02-09 astro-ph.HE
Studies of Relativistic Jets in Active Galactic Nuclei with SKA
活动星系核（AGN）中的相对论喷流是迄今为止发现的最强大的天体之一。事实上，喷流活动星系核的研究被认为是SKA的一个突出的科学案例，并被收录在上一本SKA科学书的几个不同章节中（Carilli & Rawlings 2004）。关于相对论喷流物理学的大多数基本问题仍然没有答案，等待SKA等高灵敏度无线电仪器来解决它们。这些问题将通过分析SKA1进行的深空巡天（总通量和偏振通量）所产生的大量数据集来专门加以解决。涉及SKA1的宽视场甚长基线干涉测量观测将作为一种独特的工具，通过亮度温度测量区分河外相对论喷流和恒星形成星系。随后的SKA1研究在不同的分辨率相对论性射流将允许前所未有的宇宙学研究AGN射流的时代的再电离，使详细的特征的射流成分，磁场，粒子种群和等离子体的所有尺度上的属性。SKA将使我们能够研究喷流功率和恒星形成对活动星系核系统其他性质的依赖性。SKA1将使这样的研究大样本的喷流，而VLBI观测涉及SKA1将提供灵敏度为pc尺度成像，SKA2（其非凡的灵敏度和动态范围）将使我们能够第一次解决和建模最强大的无线电响亮AGN中最弱的无线电结构。
2015-01-02 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Inverse Compton Emission and Cooling of Relativistic Particles Accelerated at Shear Boundary Layers in Relativistic Jets
本文通过粒子网格模拟研究AGN与GRBs喷流剪切边界层中的粒子加速及逆康普顿冷却，发现强各向异性康普顿辐射或可解释多普勒因子危机。
2023-11-08 astro-ph.HE
Constraining the baryon loading factor of AGN jets: implication from the gamma-ray emission of the Coma cluster
高能宇宙射线可以在活动星系核（AGN）的相对论喷流中被加速，而活动星系核是由超大质量黑洞提供能量的。从吸积黑洞到相对论性CR重子的重子装载效率目前还没有得到很好的观测约束。由于活动星系核喷注注入的重子被完全限制在星系团中，并通过强子过程与团内介质充分相互作用，产生弥散的$γ$射线，因此我们认为星系团的$γ$射线辐射可以用来研究活动星系核喷注的重子装载因子.我们研究了CR在星系团中的传播，计算了AGN不同注入率下的γ射线在星系团中的径向分布。通过与$Fermi$ -LAT和VERITAS测量的后发座星系团的$γ$射线通量和上限值的比较，我们发现平均重子装载因子{（定义为引力能转化为相对论粒子的效率）}的上限为$η_{p, \mathrm{grav}} < 0.1$ .上限是远远低于所需的帐户在传统的耀变体模型中的扩散中微子通量。
2022-01-24 astro-ph.HE
Influence of an AGN complex photon field on the jet bulk Lorentz factor through Compton rocket effect
活动星系核喷流在秒差距尺度上表现出相对论性运动，但其加速机制以及流的确切体积洛伦兹因子仍是一个讨论的问题。在某些假设下，等离子体可以通过康普顿火箭效应加速到相对论速度。在这里，我们研究这种效应和由此产生的体积洛伦兹因子在复杂的环境中的活动星系核，包括各种外部来源。这是国际天文学联合会第313次研讨会的会议记录。
2014-11-17 astro-ph.HE
Determination of a magnetization parameter of the parsec-scale AGN jets
观察到的相对论活动星系核喷流的核心作为频率的函数的移动，使我们能够评估流出的等离子体的数密度，因此，磁化参数。对20多个源的新分析表明，对于大多数射流，磁化参数约为10 - 100。由于磁化参数是相对论性流的最大可能的体洛伦兹因子，这个估计与观测到的超光速运动是一致的。
2011-07-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
