Laboratory unravelling of matter accretion in young stars
由于观测和模型的局限性，年轻恒星形成过程中的吸积动力学仍然是争论的对象。通过缩放的实验室实验的准直等离子体吸积到固体中存在的磁场，我们打开第一个窗口，通过跟踪这种现象，与空间和时间分辨率，系统的动态，同时测量多波段的排放。我们在这些实验中观察到，物质在撞击时从固体表面横向喷射，然后被磁场重新聚焦到入射流。这些喷射出的物质形成了一个等离子体壳层，包围着受到冲击的核心，减少了逃逸的X射线辐射。这表明了一种可能的结构，调和目前的质量吸积率之间的差异来自X射线和光学观测。
2017-08-08 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Hydrodynamical instability with noise in the Keplerian accretion discs: Modified Landau equation
开普勒吸积盘中流体动力学不稳定性和湍流的起源以及类似的实验室剪切流，例如平面Couette流，是一个长期存在的谜。这些流动是线性稳定的。在这里，我们探讨的扰动在这种流动中的存在下，一个额外的力的演变。这样的力，这是预计是随机的性质，因此表现为噪声，可能是热涨落（无论多么小），布朗棘轮，颗粒流体相互作用和反馈的天体物理盘等的外流。我们基本上建立了非线性扰动的发展存在的科里奥利和外力，这是修改的朗道方程。我们发现，即使在线性制度下，适当的强迫和雷诺数，否则最不稳定的扰动演变到一个非常大的饱和振幅，导致非线性和合理的湍流。因此，强迫本质上导致线性稳定模式不稳定。我们进一步表明，非线性扰动发散在一个较短的时间尺度存在的力量，导致快速过渡到湍流。有趣的是，非线性的出现只取决于力，而不是初始扰动振幅，不同于原来的朗道方程为基础的解决方案。
2020-06-17 astro-ph.HE physics.flu-dyn
Theoretical model of hydrodynamic jet formation from accretion disks with turbulent viscosity
我们发展的理论模型的解析描述的流体动力射流从原恒星盘采用Beltrami-Bernoulli流配置盘喷流结构。为此，我们扩展了标准的湍流粘度处方，并推导出几类解析解使用自相似变量的流动参数化。导出的解决方案描述的磁盘喷流结构，其中第一次喷射性能分析与性能的吸积盘流。射流的喷射速度与吸积速度之比由湍流参数控制，而喷射速度随局部声速和射流发射半径的减小而增大。导出的解可用于分析原恒星吸积盘的天体物理喷流，并将喷流的性质与吸积盘流的局部观测性质联系起来。
2019-06-22 astro-ph.HE
Hydrodynamical transport of angular momentum in accretion disks in the presence of nonlinear perturbations due to noise
开普勒吸积盘中流体动力学不稳定性和湍流的起源是一个长期存在的谜团。其中的流动是线性稳定的。在这里，我们探讨的扰动在这种流动中的存在下，一个额外的力的演变。这样的力量，这是预计将随机的性质，因此表现为噪声，可能会导致从热波动（无论多么小），颗粒流体相互作用，从天体物理磁盘流出的反馈等，我们基本上建立了非线性扰动的演变存在的科里奥利和外力，这是修改后的朗道方程。我们得到，即使在线性制度下，适当的强迫和雷诺数，否则最不稳定的扰动演变到一个非常大的饱和振幅，导致非线性和合理的湍流。因此，强迫本质上导致线性稳定模式不稳定。我们进一步表明，非线性扰动发散在一个较短的时间尺度的存在力，导致快速过渡到湍流。有趣的是，非线性的出现只取决于力，而不是初始扰动振幅，不像原来的朗道方程为基础的解决方案。
2021-11-16 astro-ph.HE physics.flu-dyn
General relativistic radiation hydrodynamics of accretion flows. I: Bondi-Hoyle accretion
我们提出了一个新的代码进行广义相对论辐射流体动力学模拟吸积流到黑洞。辐射场的光学厚度近似处理，与汤姆逊散射和热韧致辐射贡献的不透明度。我们的分析集中在一个详细的数值研究热的二维，邦迪-霍伊尔吸积流与各种马赫数。我们发现显着的差异与纯流体动力学的演变。特别是，一旦系统放松到辐射压力为主的制度，吸积率成为约两个数量级小于在纯粹的流体动力学的情况下，但仍然是超爱丁顿光度。此外，当流入气体的马赫数增加时，由于黑洞的截面变小，吸积率变小，但由于激波区的辐射增强，光度增加。总的来说，我们的方法提供了第一个自洽计算的邦迪-霍伊尔光度，其中大部分是从黑洞的r~100 M内发射的，典型值L/L_Edd ~ 1-7，和相应的能量效率eta_BH ~ 0.09-0.5。自洽计算光度的可能性也使我们能够与常用于模拟超大质量黑洞双星电磁对应物的韧致辐射光度进行比较，发现在光学厚度范围内，这些更粗略的估计比我们的辐射流体力学结果大20倍左右。
2015-03-10 astro-ph.HE gr-qc
Hot Spots in Sgr A* Accretion Disk: Hydrodynamic Insights
我们星系的超大质量黑洞Sgr A* 的最新图像来自2017年4月7日事件视界望远镜合作的数据，显示其吸积盘中有多个热点。使用的分析框架，我们表明，所观察到的热点可能不是不相交的元素，但因果联系的组件（“花瓣”）的一个旋转的准静态宏观结构中形成的热涡场内的吸积盘。
2023-01-09 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
A general relativistic hydrodynamic simulation code for studying advective, sub-Keplerian accretion flow onto black holes
本文开发了一个广义相对论流体动力学模拟代码，采用高分辨率激波捕捉方案模拟黑洞近邻的亚开普勒平流吸积流，以捕捉并分析激波结构，且通过已知解析与数值结果验证了代码有效性。
2025-06-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Role of Viscosity and Cooling in Hydrodynamic Simulation of Two Component Accretion Flow (TCAF) around Black Holes
对同时存在粘性和冷却效应的黑洞吸积流进行了数值模拟。我们假设$α$在赤道平面上最大，在垂直方向上逐渐下降，而不是在整个模拟网格中使用恒定的$α$参数。我们表明，当注入的亚开普勒流角动量足够高和/或粘度和冷却足够高时，将形成双组分{ \bf吸积}流（TCAF），否则子开普勒流将保持子开普勒。我们看到在赤道平面上产生了一个开普勒圆盘。时间变化的总，开普勒和次开普勒物质的研究相对于各种流动参数。
2013-10-08 astro-ph.HE
Global Radiation Magneto-hydrodynamic Simulations of Sub-Eddington Accretion Disks around Supermassive Black Holes
利用三维辐射磁流体动力学模拟方法研究了质量为5 \times 10^8太阳质量的黑洞的吸积盘内部区域的性质，其质量吸积率分别为爱丁顿值的7%和20%。这个区域的磁盘支持磁压力与表面密度显着小于标准薄磁盘模型预测的值，但具有更大的磁盘规模的高度。在许多热时间尺度上，盘没有显示出任何热不稳定性的迹象。超过一半的吸积是由辐射粘度驱动的光学薄的日冕区域的吸积率较低的情况下，而吸积在光学厚的部分磁盘驱动的麦克斯韦和雷诺应力从MRI湍流。在这两个模拟中，气体温度> 10^8 K的日冕只在\approx 10引力半径内产生，在吸积率较高的情况下更紧凑。与薄盘模型相反，表面密度随着质量吸积率的增加而增加，这导致光学薄区域的耗散较少，日冕相对较弱。模拟结果可以解释活动星系核中X射线冕的形成、冕的紧凑尺寸以及观测到的许多活动星系核的光学-X射线亮度随爱丁顿比的变化趋势。
2019-04-02 astro-ph.HE
Laboratory radiative accretion shocks on GEKKO XII laser facility for POLAR project
提出了一种新的靶设计来模拟极区的高能辐射吸积激波。在本文中，我们提出的GEKKO XII激光设施的POLAR项目获得的实验结果。实验结果与二维FCI2模拟进行了比较，以表征碰撞前后等离子体流的动力学和结构。模拟和实验数据之间的良好的一致性证实了形成一个反向冲击，冷却损失开始修改后冲击区。在实验数据和模拟结果中，目标的多材料结构表现出流体动力学准直，并且与反向激波耦合的辐射结构被突出显示。GEKKO XII上产生的激光能量的灵活性使我们能够产生高速流动，并研究LULI 2000和Orion激光设施上获得的新的和有趣的辐射流体动力学制度。
2018-04-08 astro-ph.HE
Iron Line Tomography of General Relativistic Hydrodynamic Accretion around Kerr Black Holes
本文研究了强引力下X射线回波辐射黑洞吸积铁的相对论展宽谱的时间响应。本文从广义相对论流体力学的角度，数值计算了定常、轴对称克尔几何条件下吸积气体的物理条件。随着一个点状的X射线耀斑的发作，一个短的有限的持续时间就在吸积表面，气体被假定为电离，产生中性铁荧光线。利用完全相对论性的射线追踪方法，对\sw和Kerr黑洞周围不同的源组态，追踪了X射线照射引起的线光子响应随时间和能量的变化.我们的计算表明，吸积表面上的X射线回波清楚地印上了一个特征的时间变化的线光谱特征取决于这些参数。模拟线轮廓，旨在为未来的大收集面积的微热计任务，如{ \it雅典娜}/X-IFU的典型的射电安静的塞弗特星系，展示了国家的最先进的新观测可以区分不同的源参数，这样的X射线层析线混响。
2020-02-21 astro-ph.HE
Radiative hydrodynamical simulations of super-Eddington accretion flow in tidal disruption event: the accretion flow and wind
本研究通过辐射流体动力学模拟探究潮汐瓦解事件中回落碎片的吸积比例，发现不同质量黑洞的吸积率存在差异，且超爱丁顿阶段均会产生高速高功率风，为研究风与核周介质的相互作用提供了依据。
2023-06-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Inferring possible magnetic field strength of accreting inflows in EXor-type objects from scaled laboratory experiments
目的。EXor类天体是原恒星，它们显示出由间歇性和强烈的磁层吸积事件引起的强烈紫外光爆发。这些物体还没有得到很好的研究，很难确定其特征。几个参数，如等离子体流的速度，特征密度和温度，可以从目前的观测检索。然而，到目前为止，还没有关于磁场值的信息，确切的吸积情况也在讨论中。方法.我们使用实验室等离子体，由高功率激光器撞击固体靶或由等离子体枪注入器产生，并使这些等离子体垂直于强外部磁场传播。传播的等离子体被发现是很好地缩放到目前推断的EXOR型吸积事件的参数，从而使我们能够研究这种情节吸积过程中的行为缩放条件。结果我们提出了一个额外的物质吸积在赤道平面的情况下，声称解释的EXor对象的吸积率增加，通过实验证明，有效的等离子体传播整个磁场的支持。特别是，我们的实验室调查使我们能够确定，在吸积流的EXOR对象，在截断半径和恒星表面之间的中间位置的场强，应该是100高斯的顺序。反过来，这表明恒星表面的场强为几千高斯，这与从经典金牛座T星的观测中推断出的值相似。
2021-02-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
Effects of Compton Cooling on the Hydrodynamic and the Spectral Properties of a Two Component Accretion Flow around a Black Hole
我们进行了一个时间相关的数值模拟，其中流体动力学和辐射转移耦合在一起。我们考虑一个两分量的吸积流，其中开普勒盘是沉浸在吸积低角动量流（晕）周围的黑洞。从开普勒盘注入的软光子被晕中的电子再处理。我们发现，在存在一个轴对称的软光子源，球对称的Bondi流失去其对称性，成为轴对称。低角动量流被观察到在靠近轴处减慢，并形成离心屏障，这为光谱增加了新的特征。利用蒙特卡罗方法，我们产生的辐射光谱的吸积率的函数。我们发现，从硬态到软态的转变是由盘和晕的质量吸积率决定的。我们分离出了体运动康普顿化的特征并讨论了它的意义。我们研究了光子在康普顿云内经历不同数量的散射和花费不同的时间是如何贡献净光谱的。我们还研究了发射光谱的方向依赖性。
2011-05-21 astro-ph.HE
Multistructured accretion flow of Sgr A* II: Signatures of a Cool Accretion Disk in Hydrodynamic Simulations of Stellar Winds
本研究通过更新的光滑粒子流体动力学模拟证实Sgr A*周围可形成冷气体盘，对比发现现有及近期X射线任务难以区分冷盘有无的等离子体情景，需未来角秒级分辨率X射线任务推进相关研究。
2024-06-20 astro-ph.HE
Radiation hydrodynamics simulations of wide-angle outflows from super-critical accretion disks around black holes
通过在Schwarzschild半径为5000的大计算域上进行二维辐射流体动力学模拟，揭示了黑洞周围超临界吸积流的辐射力可以产生广角外流.径向速度（v_r）大于逃逸速度（v_esc）的流出流的角尺寸随着离黑洞距离的增加而增大。结果，质量在所有方向上以v_r > v_esc的速度被吹走，除了赤道面附近，θ =0- 85 ^circ，其中θ是极角。每单位时间从外边界喷出的质量大于质量吸积到黑洞上的速率，约为150 L_Edd/c ^2，其中L_Edd和c是爱丁顿光度和光速。这种广角高速外流的动力学功率与光子光度相当，并且比爱丁顿光度大几倍。这相当于恒星质量的黑洞的约10^39-10^40尔格/秒。我们的模型与在一些超亮X射线源（ULX）中观察到的激波激发气泡的观测结果一致，支持ULX是由恒星质量黑洞的超临界吸积提供动力的假设。
2014-12-15 astro-ph.HE
General relativistic radiation hydrodynamics of accretion flows: II. Treating stiff source terms and exploring physical limitations
我们提出了一个隐式显式（IMEX）的龙格库塔数值方案耦合到一个光学厚辐射场的广义相对论流体动力学在两个现有的GR-流体动力学代码的实现。我们认为，这种改进的必要性自然产生在天体物理学相关制度的光学厚度是高的方程变得僵硬。通过进行几个一维测试，我们验证了代码的新能力，以处理这种刚度和显示一致性。然后，仍然在1D，我们计算了光度与吸积率图的设置球形吸积到史瓦西黑洞，发现与以前的工作很好的协议。最后，我们重新审视了二维的超声速邦迪-霍伊尔-利特尔顿（BHL）吸积，在那里我们现在可以模拟实际的温度，低至T~10^6 K。在这里，我们发现，辐射压力起着重要的作用，但这些高度动态的设置推动我们的近似处理的物理适用性的极限。辐射流体动力学BHL流动的主要特征表现为：（i）有效绝热指数接近γ_effective ~ 4/3;（ii）吸积率比无辐射压力时低两个数量级;（iii）光度估计接近爱丁顿极限，因此总辐射效率小至η ~ 10^{-2};（iv）激波区强烈偏离热平衡;（v）没有出现触发器不稳定性。我们的结论是，目前的光学厚近似的辐射传输物理上的实质性改善，纯氢也在设置离开平衡，一旦伴随着光学薄的治疗，很可能提供一个基本的工具，调查吸积流在各种各样的天体物理系统。
2012-08-16 astro-ph.HE gr-qc
Hydrodynamic Torques in Circumbinary Accretion Disks
气体盘被认为是促进二元黑洞合并的一种机制。我们探索环双星盘系统，以确定中央双星的演变。要做到这一点，我们进行三维，流体动力学，局部等温模拟的circumbinary磁盘上的笛卡尔网格。我们专注于固定的圆形轨道上的等质量比的双星。为了研究双星的轨道演化，我们研究了施加在系统上的各种扭矩。对于盘平面和双星轨道平面对齐的情况，我们发现总力矩是正的，因此双星的半长轴增加。对于未对准的情况，我们运行模拟与二元轨道平面和磁盘中平面未对准45 \degree，并发现相同的结果-二元增长。环双星盘重新排列到双星平面的时间尺度与盘的整体粘性时间尺度一致。
2019-02-28 astro-ph.HE
Numerical simulations of axisymmetric hydrodynamical Bondi-Hoyle accretion onto a compact object
一个引力体以超音速相对速度浸入周围介质中，就会出现邦迪-霍伊尔吸积构形。从风吸积的X射线双星到逃逸的中子星，这样的状态已经被见证了很多次，并被认为是激波形成的原因，其性质只能勉强通过分析得出。本文给出了从大尺度吸积半径到致密体附近的Bondi-Hoyle吸积定常流结构的数值表征的第一个结果。对于不同的马赫数，我们研究了相关的弓形激波。结果表明，这些模拟证实了Foglizzo和Ruffert（1996）关于绝热指数为5/3的内音速表面拓扑结构的分析预测。它们还使我们能够得到相关的质量吸积率，位置和温度的弓形激波，作为函数的流动参数，以及横向密度和温度分布在尾流。
2015-09-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Hydrodynamic Simulations of the Inner Accretion Flow of Sagittarius A* Fueled By Stellar Winds
我们目前雅典娜++网格为基础的，流体动力学模拟到人马座A* 吸积通过恒星风的$\sim 30$沃尔夫-拉叶星在中央秒差距的银河系中心。这些模拟跨越了$\sim$ 4个数量级的半径，一直延伸到黑洞的300个引力半径，比以前的工作多了$\sim 32$倍。我们相当好地再现了钱德拉在中央秒差距观测到的漫射热X射线发射。小半径的吸积流是两个部分的叠加：1）一个适度未束缚的、次开普勒的、厚的、压力支持的盘，它在大多数（但不是所有）时间与顺时针恒星盘对齐; 2）一个束缚的、低角动量的流入，主要沿着盘的南极进行。我们解释这种结构作为一个自然的结果，一些最里面的恒星风占主导地位的吸积，产生一个广泛分布的角动量流。在模拟中包括恒星S2对流动结构的影响可以忽略不计。外推我们的结果，从不同的内半径模拟，我们发现的吸积率$\sim$几个$\times 10^{-8} M_\odot$ /年的地平线尺度，符合约束的基础上建模观测到的排放Sgr A*。这里发现的流动结构可以用作更现实的初始条件的水平尺度模拟的Sgr A*。
2018-06-23 astro-ph.HE
General Relativistic Hydrodynamic Simulation of Accretion Flow from a Stellar Tidal Disruption
我们研究了当一个超大质量黑洞潮汐扰动一颗恒星时，物质是如何分散并加入吸积流的。结合相对论流体动力学模拟的恒星破裂的潮汐碎片运动的相对论流体动力学模拟，我们跟踪这样一个系统，直到~80%的恒星质量绑定到黑洞已解决成吸积流。在恒星近心点附近和最紧密结合的碎片远心附近的冲击会耗散轨道能量，但只足以使特征半径与最紧密结合的物质的半长轴相当，而不是以前认为的潮汐半径。外部冲击是由后牛顿效应引起的，既对恒星轨道的破坏，也对潮汐力。物质在吸积流中的积累是非单调和缓慢的，需要最紧密结合的潮汐流的轨道周期的~3- 10倍，而大多数物质的流入时间可能与物质积累时间相当或更长。然而，激波的偏转确实从一些质量中移走了足够的角动量和能量，使其甚至在大部分质量积聚到吸积流中之前就向内移动。虽然吸积率急剧上升，然后大致按幂律衰减，但其最大值约为先前预期的0.1倍，峰值持续时间约为先前预测的5倍。因此，从测量的事件时间尺度推断出的黑洞质量和恒星质量的几何平均值是经典理论给出的值的~ 0.2倍。
2015-01-18 astro-ph.HE gr-qc
Understanding spectral states of sub-Keplerian accretion discs around compact objects as transitions between steady states
在这里，我们提出了一个简单的流体动力学模型的基础上的一系列的内部亚开普勒吸积盘的稳定状态来模拟其光谱状态。不同的流体动力学稳定状态之间的相关性进行了研究，目的是了解的起源，例如，非周期性变化。的合理来源的电晕/流出接近中央紧凑的对象被证明是一个结果，在底层吸积流的稳态过渡。我们设想，这种唯象模型可以提供洞察环境的影响，内部的亚开普勒吸积盘。
2022-10-10 astro-ph.HE
Multi-dimensional modelling of X-ray spectra for AGN accretion-disk outflows III: application to a hydrodynamical simulation
我们进行多维辐射转移模拟计算光谱的流体动力学模拟的线驱动吸积盘风从活动星系核。合成光谱证实了参数化模型的预期，即盘风可以留下各种各样的光谱特征，包括窄吸收线，宽发射线和康普顿峰。这些特征的形成是复杂的，其贡献来自流体动力学模拟中存在的许多不同结构。特别是，光谱特征的形状都是由气体在一个成功推出的外流，并在复杂的流动中，材料被解除出磁盘平面，但最终回落。我们还证实，强Fe K α线可以开发一个弱的，红色的斜线翼作为康普顿散射的结果在外流。此外，我们还证明了X射线辐射在气流中的散射和再处理在光谱形成和确定风中的电离条件方面具有关键作用。我们发现，散射辐射是相当有效的电离气体，这是从中心源的直接辐射屏蔽。这种效应可能使成功发射大规模盘风更具挑战性，应在未来的风模拟中加以考虑。
2010-06-17 astro-ph.HE
A radiation-hydrodynamic model of accretion columns for ultra-luminous X-ray pulsars
基于最近发现的超亮X射线源M82 X-2（“ULX脉冲星”）的脉冲辐射，我们对超临界吸积流通过狭窄的吸积柱到中子星上的过程进行了二维辐射流体动力学模拟。在中子星上方设置一个填充有密度为$10^{-4} {\rm g}~ {\rm cm}^{-3}$的稀薄气体的圆锥形吸积柱，求解吸积柱内气体的二维运动和辐射转移。侧边界被设置为使得辐射可以自由逸出，而气体不能。由于初始气体层不处于流体静力平衡，柱状气体落在中子星表面，从而产生激波。因此，正如Basko \& Sunyaev（1976年）所指出的那样，吸积柱由两个区域组成：一个接近自由下落的上部区域和一个较低的沉降区域。平均吸积率非常高; ${\dot M}\sim 10^{2-3} L_{\rm E}/c^2$（其中$L_{\rm E}$是爱丁顿光度），因此辐射能完全超过柱内气体的内能。尽管吸积率很高，但在沉降区中，在距离$r$一定距离处，实验室框架中的辐射通量几乎保持在$L_{\rm E}/(4πr^2)$以下，以便物质可以缓慢地吸积。这种调整是可能的，因为通过物质的动能耗散产生的大量光子可以通过侧边界逃逸。总光度可以大大超过$L_{\rm E}$几个数量级，而从柱顶部观测到的表观光度要小得多。由于这种高度各向异性的辐射场，观测到的通量应该随着旋转周期呈现周期性变化，前提是旋转轴和磁轴不重合。
2016-08-30 astro-ph.HE
The Dynamics of Truncated Black Hole Accretion Disks I: Viscous, Hydrodynamic Case
截断吸积盘通常被用来解释小系统（即星系黑洞双星（GBHB）中的状态跃迁）和大系统（即低光度活动星系核（LLAGN））中吸积黑洞的时空变化。在中等低吸积率系统的正则截断盘模型中，吸积盘内部区域的气体占据热的、辐射效率低的相，这导致几何厚盘，而外部区域的气体占据较冷的、辐射效率高的相，其驻留在标准几何薄盘中。在观测上，有强有力的经验证据支持这个唯象模型，但缺乏对截断圆盘动力学的详细了解。我们提出了一个很好的解决粘性，流体动力学模拟，使用一个特设的冷却处方驱动的热不稳定性，因此，产生第一个持续截断吸积盘。通过这个模拟，我们对截断圆盘的动力学、角动量输运和能量学进行了研究。我们发现，引入的气体从有效冷却到无效冷却的准周期性过渡的时间变化影响模拟磁盘的演变。热不稳定性的后果是，流出是从热/冷气体界面，驱动大，次开普勒对流单体在磁盘大气中发射。对流单体引入粘性$θ-ϕ$应力，该应力小于一般的$r-ϕ$粘性应力分量，但是极大地影响盘的演化。在截断盘中，我们发现大部分吸积气体处于热相。
2017-06-05 astro-ph.HE
Magneto-hydrodynamical Numerical simulation of wind production from black hole hot accretion flows at very large radii
对黑洞热吸积流的数值模拟表明了强风的存在。这些工作只集中在靠近黑洞的区域，因此不知道在大半径处风的产生是否停止或停止在哪里。为了解决这个问题，Bu等人（2016）通过考虑黑洞和核星团的引力势进行了流体动力学（HD）模拟。后者被假定为$\propto σ^2 \ln(r)$，其中$σ$是恒星的速度色散，$r$是到星系中心的距离。发现当引力由核恒星主导时，即，在半径$R_A\equiv GM_{\rm BH}/σ^2$之外，不再产生风。然而，这项工作忽略了磁场，而磁场被认为在吸积过程中起着至关重要的动力学作用，因此必须加以考虑。在本文中，我们重新审视这个问题进行磁流体动力学（MHD）模拟。我们确认了Bu等人（2016）的结果，即在$R>R_A$区域无法产生风。我们的结果与Yuan等人（2015）的结果相结合，表明描述风$\dot{M}_{\rm wind}=\dot{M}_{\rm BH}(r/20r_s)$质量通量的公式只能适用于黑洞势占主导地位的区域。这里$\dot{M}_{\rm BH}$是在黑洞视界的质量吸积率，而$R_A$的值与邦迪半径相似。
2016-03-31 astro-ph.HE
Hydrodynamical numerical simulation of wind production from black hole hot accretion flows at very large radii
以前的研究表明，强风存在于黑洞周围的热吸积流中。这些工作只集中在靠近黑洞的区域，因此不知道风的产生是否或在大半径处停止。在本文中，我们调查这个问题的流体动力学模拟。我们同时考虑了黑洞和核星团的引力。对于后者，我们假设恒星的速度色散是一个常数，其引力势为$\propto σ^2 \ln (r)$，其中$σ$是恒星的速度色散，$r$是到星系中心的距离。我们专注于该地区的引力势是由星团占主导地位。我们发现，与小半径吸积流一样，质量流入率向内减小，流动是对流不稳定的。然而，轨迹分析表明，从气流中发射的风很少。结合Yuan等人（2015）的结果，我们的结果表明，热吸积流发射的风的质量通量为$\dot{M}_{\rm wind}=\dot{M}_{\rm BH}(r/20r_s)$，具有$r\la R_A\equiv GM_{\rm BH}/σ^2$ .这里$\dot{M}_{\rm BH}$是黑洞视界的吸积率。$R_A$类似于邦迪半径。我们认为，向内流入率的减少是因为通过风的质量损失，但由于对流运动。$R_A$外风的消失，一定是由于引力位的变化，但确切的原因还有待探讨。
2016-01-07 astro-ph.HE
General Relativistic magneto-hydrodynamical simulations of accretion flows through traversable wormholes
本文首次对可穿越虫洞两侧的吸积流开展GRMHD模拟，揭示等离子体在喉部聚集成热旋转云并驱动对侧轻度相对论风，指出其表现不同于黑洞。
2024-05-11 astro-ph.HE gr-qc
A new hydrodynamic spherical accretion exact solution and its quasi-spherical perturbations
我们给出了一个精确的$γ=5/3$球吸积解，它将$ρ\to const.$的Bondi边界条件修改为$r\to \infty$，将$ρ\to 0$修改为$r \to \infty$。这种变化允许简单的幂律解决方案的密度和下落速度场，范围从一个冷空自由落体条件下，压力趋于零，热流体静力平衡极限没有下落速度。与Bondi解的情况一样，出现了最大吸积速率。然而，与Bondi解的$γ=5/3$情况一样，这一次没有出现音速半径，因为流动总是以恒定的马赫数为特征。在最大吸积率的情况下，这个数等于1，向冷空状态发散，并向流体静力平衡极限变为亚音速。结果表明，在极限为{ $r \to 0$ }的情况下，Bondi解趋向于新的解，{将Bondi吸积值的有效性扩展到}吸积密度分布不保持在一个固定的常数值直到无穷大的情况。然后，我们探索小偏差的球形和角动量的存在，通过分析微扰分析。这种扰动的解决方案产生了丰富的现象，通过密度和速度场的勒让德多项式，我们开始探索简单的角速度边界条件的平面和极点上的零。新的解决方案提供了补充物理洞察吸积问题一般。
2023-01-19 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.class-ph
Radiation Magneto-hydrodynamic Simulations of the Formation of Hot Accretion Disk Coronae
利用三维辐射磁流体动力学（MHD）模拟方法，探讨了在吸积盘光球层上方形成磁压支撑的高温日冕的新机制。通过平衡磁盘表面的辐射冷却与由于磁旋转不稳定性（MRI）驱动的湍流耗散而导致的加热，自洽地计算磁盘的热特性。正如在以前的工作中所指出的，我们发现每单位质量的耗散率随着中平面以上的高度而急剧增加，这与α-圆盘模型形成鲜明对比，该模型假设这个量是常数。因此，我们发现在低表面密度（因此是浅光球层）的模拟中，光球层上方耗散的能量比例是显著的（在我们的最低表面密度模型中约为3.4%），并且这一比例随着表面密度的降低而增加。当吸积能量的一个显着的分数是在光学薄光球耗散，气体温度大幅增加，形成高温，磁压支持的日冕。在磁盘电晕的体积平均温度是10倍以上的磁盘中面。此外，日冕中的气体温度与气体密度呈强反相关，这意味着MRI湍流形成的日冕是斑块状的。这种形成吸积盘日冕的机制有助于解释活动星系核的光谱指数与光度之间的关系以及某些活动星系核的软X射线过剩现象。它也可能与X射线双星的光谱状态变化有关。
2014-02-12 astro-ph.HE
Systematic two-dimensional radiation hydrodynamic simulations of super-Eddington accretion flow and outflow: Comparison with the slim disk model
一维薄盘模型在多大程度上能再现超爱丁顿吸积的全球辐射流体动力学模拟的多维结果？考虑到这个问题，我们进行了系统的模拟研究吸积流到一个非旋转的黑洞的各种黑洞质量的$(10 - 10^7) M_{\odot}$和质量吸积率的$(1.4 \times 10^2 - 5.6 \times 10^3)L_{\rm Edd}/c^2$（与$L_{\rm Edd}$和$c$是爱丁顿光度和光速）。为了充分解决大规模的外流结构，我们广泛扩展了一个模拟箱，以覆盖空间的$3000 r_{\rm S}$（与$r_{\rm S}$是史瓦西半径），大于那些在大多数以前的研究，所以我们可以把相对较大的角动量注入到外部模拟边界的气体。离心力与重力平衡时采用的开普勒半径为$r_{\rm K}=300 r_{\rm S}$。注入的质量首先下降，并在这个半径附近积累，然后通过粘性缓慢地向中心黑洞吸积。我们模拟这样的吸积过程，考虑逆和散装康普顿散射。模拟的吸积流在$r_{\rm qss}\sim 200 r_{\rm S}$内部处于准稳态。在这个半径范围内，流动特性总体上与薄圆盘模型所描述的流动特性非常一致，只是下面圆盘的径向密度分布要平坦得多，$ρ\propto r^{-0.73}$（参见图10）。薄盘模型中的$ρ\propto r^{-3/2}$），可能是由于有效对流。我们发现非常弱的流出从内部$r\sim 200 r…
2018-09-04 astro-ph.HE
A Global Three Dimensional Radiation Magneto-hydrodynamic Simulation of Super-Eddington Accretion Disks
利用三维辐射磁流体动力学方法研究了黑洞的超爱丁顿吸积流。我们解决了时间相关的辐射转移方程的具体强度，以准确地计算出的角度分布的发射辐射。由磁旋转不稳定性产生的湍流提供了自洽的角动量转移。在吸积速率约为220 L_edd/c^2时，模拟达到了流入平衡，并沿旋转轴形成了辐射驱动的流出。外流携带的机械能通量约为辐射能通量的20%。外流损失的总质量通量约为净吸积率的29%。该流的辐射光度为~10L_edd。这产生了~ 4.5%的辐射效率，这与标准薄盘模型中的值相当。在我们的模拟中，由磁浮力引起的辐射的垂直平流传输能量比光子扩散更快，允许相当一部分光子在平流进入黑洞之前从盘的表面逃逸。我们将我们的结果与大多数模型中推断的较低辐射效率进行对比，例如忽略垂直平流的细长圆盘模型。我们推断的辐射效率也超过了以前的全球数值模拟，这并没有归因于一个显着的作用，垂直平流公布的结果。我们简要地讨论了早期宇宙中超大质量黑洞的生长的影响，并描述了这些结果如何为解释超亮X射线源的光谱和人口统计提供了基础。
2014-10-02 astro-ph.HE
Imprints of Different Types of Low-Angular-Momentum Accretion Flow Solutions in General Relativistic Hydrodynamic Simulations
本研究通过二维GRHD模拟探究黑洞低角动量吸积流，基于比能与角动量的半解析跨声速解分类三类流型，发现双声点解可产生无磁场热驱动喷流，且不同解的X射线辐射特性差异显著，为相关天体的观测解释提供模型支撑。
2025-07-31 astro-ph.HE
Centrifugal instability of compressible flows and the hydrodynamic stability of accretion disks
University of Leeds（利兹大学）；University of Patras（帕特雷大学）
通过推广Rayleigh准则至可压缩流，发现离心不稳定性受马赫数显著影响，数值模拟验证了新准则；分析绕中心致密天体旋转流的稳定性，推导出等价于Solberg-Høiland准则的不稳定判据。
2026-06-11 astro-ph.HE
Hydrodynamical simulation of wind production from hot accretion flows in tidal disruption events
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；Shanghai Key Lab for Astrophysics, Shanghai Normal University（上海师范大学天体物理上海市重点实验室）；Department of Physics, Chongqing University（重庆大学物理学院）；School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）
研究潮汐破坏事件中黑洞质量、粘性参数和恒星碎片温度对热吸积流风特性的影响，发现大质量黑洞产生更高吸积分数和更快风速，且碎片温度对吸积流影响较小。
2026-05-11 astro-ph.HE
Global transient dynamics of three-dimensional hydrodynamical disturbances in a thin viscous accretion disk
薄的粘性开普勒吸积盘被认为是渐近稳定的，即使它们可以在短时间尺度上显示出显着的动力学活动。在本文中，非轴对称流体动力学扰动的磁盘的动力学研究分析建立在稳态的三维结构和轴对称扰动在以前的工作中探索的演变。假设一个多方状态方程的解决方案被发现通过渐近展开的小参数测量盘的厚度与特征半径的比率。深入的分析表明，每一个扰动，干扰径向速度引起显着的瞬态增长（声）能量的演变扰动。这种影响在密度和垂直速度中最为明显。所观察到的瞬态增长是绑在不可分离的性质的解决方案，特别是，图案的演变是由一个相似的变量组成的径向坐标和时间控制。这导致不断增长的缠绕扰动，显示连续的径向峰和谷。我们认为，这些瞬态的非轴对称结构可能会沉淀二次不稳定性，因此，可能是一个新的替代图片的湍流唤醒非磁化天体物理磁盘的关键要素。
2009-06-11 astro-ph.EP astro-ph.HE
Generation of photoionized plasmas in the laboratory of relevance to accretion-powered x-ray sources using keV line radiation
本文通过激光等离子体X射线源产生高光致电离参数等离子体，改进keV线源以匹配天体物理黑体辐射场，并与Cloudy代码对比验证，为吸积动力X射线源研究提供实验基准。
2024-03-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Backflow in simulated MHD accretion disks
我们进行电阻MHD模拟的吸积盘与α-粘度，吸积到一个旋转的恒星赋予一个磁偶极子。我们发现在强磁场和大电阻率的存在下，回流，并探讨了普朗特数的依赖关系。我们发现，在磁性的情况下，从恒星的距离在回流开始，停滞半径，是不同的比在流体动力学的情况下，回流表现出非平稳的行为。我们比较的结果与流体力学模拟。
2020-12-24 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Kozai-Lidov Mechanism in Hydrodynamical Disks
我们使用三维流体动力学模拟表明，一个高度错位的吸积盘周围的一个组成部分的一个双系统可以表现出全球Kozai-Lidov周期，其中的磁盘的倾角和偏心率是周期性地互换。这对所有尺度上的吸积系统都有重要的影响，例如，行星和卫星在星周盘和环行星盘中的形成，X射线双星系统的爆发和超大质量黑洞的吸积。
2014-09-03 astro-ph.EP astro-ph.HE
Hydrodynamic simulations of viscous accretion flows around black holes
利用基于网格的有限差分方法研究了旋转、轴对称、粘性吸积流绕黑洞的时间演化。我们使用Shakura-Sunyaev粘度公式。然而，我们得到的结果进行比较时，所有三个独立的组成部分的粘性应力保持。我们发现，离心压力支持的冲击变得更弱，包括粘性。当粘性增加时，激波在更远的地方形成。当粘性超过临界值时，激波完全消失，除了在视界附近的区域外，流动在任何地方都变成亚音速和开普勒流，在那里它保持超音速。我们还发现，随着粘度的增加，在风中流出的物质的量减少到小于流入物质的百分比。由于激波后区域可以作为热电子或所谓的“康普顿云”的储库，其大小随粘度而变化，因此预计光谱特性强烈依赖于粘度：较硬的状态由低角动量和具有显著流出的低粘度流主导，而较软的状态由具有非常少流出的高粘度开普勒流主导。
2011-12-07 astro-ph.HE
M87: a cosmic laboratory for deciphering black hole accretion and jet formation
本文综述了近邻巨椭圆星系M87黑洞的多波段观测成果与相关理论研究，覆盖从邦迪半径到事件视界尺度的吸积与喷流过程，为研究黑洞吸积及相对论喷流提供了重要参考。
2024-12-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Hydrodynamic Simulations of Oscillating Shock Waves in a Sub-Keplerian Accretion Flow Around Black Holes
本文用数值模拟的方法研究了黑洞的吸积过程。为此，我们使用基于网格的有限差分代码。我们扫描的参数空间所跨越的比能量和角动量和比较的时间依赖的解决方案从理论上考虑。我们发现了几个重要的结果：（a）与时间有关的流动在激波前区接近于定高模型流动，在激波后区接近于垂直平衡流动。(c)冲击后区域的下落时间尺度比自由下落时间尺度高几倍。(b)流动中有两个不连续点，其中一个就在内部音速点的外面。湍流在确定这些不连续性的位置方面起着重要作用。(d)这两个不连续性以两个不同的频率振荡，表现为耦合谐振子。外激波位置变化的傅立叶分析表明，在较低的频率和较低的功率在较高的频率。在分析内部冲击时，情况正好相反。这些行为将对黑洞候选者的光谱和时间特性产生影响。
2009-12-07 astro-ph.HE
Large-scale dynamics of winds originated from black hole accretion flows: (I) Hydrodynamics
来自黑洞吸积流的风无处不在。以往的工作主要集中在风在吸积流尺度上的发射。目前还不清楚风能向外传播多远，以及它们的大尺度动力学是什么。作为本系列的第一篇论文，我们通过解析和数值方法研究了超越吸积尺度的热成风的大尺度动力学。边界条件，这是至关重要的，我们的问题，进行了分析，并提出了基于小尺度模拟结合观测的风。同时考虑了黑洞势和星系势。对于由热吸积流产生的风，我们发现风可以达到大尺度。速度、密度和温度的径向分布可以用$v_r\approx v_{r0}, ρ\approx ρ_{0}(r/r_0)^{-2}$和$T\approx T_0 (r/r_0)^{-2(γ-1)}$近似表示，其中$v_{r0}, ρ_0, T_0$是边界处风的速度、密度和温度，$r_0(\equiv 10^3 r_g)$，$γ$是多变指数。在向外传播过程中，焓和转动能补偿了引力势的增加。对于薄圆盘，我们发现，因为伯努利参数较小，风不能传播到热风，但停止在一定的半径，伯努利参数等于势能。在风停止之前，动力量的廓线也可以用上述关系式近似。在这种情况下，转动能单独补偿势能的增加。
2020-02-15 astro-ph.HE
Transonicity in black hole accretion -- A mathematical study using the generalized Sturm chains
利用代数多项式理论和动力系统理论，构造了广义Sturm序列/链，研究了非旋转天体物理黑洞的流体动力吸积流的跨音速性质，完全解析地证明了这种吸积流可以有多少个临界点.我们的工作是非常重要的，因为第一次在文献中，我们提供了一个纯粹的分析方法，通过应用某些强大的代数多项式定理在纯数学，检查是否某些天体物理流体动力吸积可能会经历一个以上的音速转变。我们的工作可以推广到解析计算某些自治动力系统的平衡点的最大数量可以在一般情况下（节略）。
2012-02-10 astro-ph.HE
General relativistic hydrodynamic simulations of perturbed transonic accretion
该研究通过三维广义相对论流体动力学模拟，在更一般场景下研究视界尺度吸积流模式，发现大扰动和角动量下出现熵产生与角动量再分布，为低光度活动星系核建模提供新途径。
2023-01-27 astro-ph.HE
Hydrodynamics of circumbinary accretion: Angular momentum transfer and binary orbital evolution
利用AREPO程序对环双星吸积过程进行了二维粘性流体动力学模拟。我们自洽地计算吸积流在广泛的空间尺度，从circumbinary磁盘（CBD）远离中央二进制，通过吸积流，磁盘周围的个别二进制组件，解决流量下降到2%的二进制分离。我们专注于等质量的任意偏心双星。我们发展的流量在很长的时间尺度（粘性），直到达到准稳定，在大距离$\dot{M}_0$（假设常数）的质量供应率等于时间平均的质量转移率在磁盘和总质量吸积率到二进制组件。这种准稳态允许我们计算长期角动量转移率到二进制，$\langle\dot{J}_b\rangle$，和由此产生的轨道演化。通过直接计算双星的引力矩和吸积矩，我们发现$\langle\dot{J}_b\rangle$始终是正的（即，的二进制增益角动量），与$l_0\equiv\langle\dot{J}_b\rangle/\dot M_0$在$(0.4-0.8)a_b^2Ω_b$的范围内，取决于二进制偏心率（其中$a_b,~Ω_b$是二进制半长轴和角频率），我们还发现，这$\langle\dot{J}_b\rangle$等于净角动量电流通过CBD，表明全球角动量平衡是在我们的模拟实现。本文计算了偏心双星轨道能量的时均变化率，从而得到了长期变化率$\langle\dot a_b\rangle$和$\langle \dot{e}_b\rangle$。在所有情况下，$\…
2019-01-09 astro-ph.EP astro-ph.HE
An analytic toy model for relativistic accretion in Kerr spacetime
本文提出了一个相对论模型，描述了落在克尔黑洞上的非相互作用粒子旋转云的稳态轴对称吸积流。基于弹道近似，流线解析描述的类时测地线，而一个简单的数值计算方案的密度场。提出了一种新的方法，通过一个单一的解析表达式来描述所有可能的轨道类型。这个模型是一个有用的工具，突出纯粹的相对论签名吸积流动力学来自一个强大的引力场与帧拖动。特别是，我们探讨了由于这之间的自旋的黑洞和角动量的下落物质的耦合。此外，我们演示了如何将此解析解用于基准广义相对论数值流体动力学代码，通过将其与光滑粒子流体动力学模拟的结果进行比较，以获得一个类似的设置。这些模拟首先进行弹道流（零压力），然后为流体动力学的，我们测量的压力梯度的影响，从而探索弹道近似的适用范围。
2012-12-19 astro-ph.HE
Backflow in Accretion Disk
薄流体动力学吸积盘的解析解表明，对于某些粘性参数值，盘中的吸积流部分不是朝向恒星，而是相反的方向。我们研究薄磁盘进行流体动力学模拟，并比较数值分析结果。我们确认，当粘性系数小于临界值时，模拟中在圆盘中平面附近存在回流。正如解析解所预测的那样，从恒星到回流起始点的距离随着粘度的增加而增加。当粘滞系数大于临界值时，盘内不存在回流。
2020-06-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
Outflows from naked singularities, infall through the black hole horizon: hydrodynamic simulations of accretion in the Reissner-Nordström space-time
本研究首次完成Reissner-Nordström时空中致密天体吸积的流体动力学模拟，对比发现黑洞吸积物质会坠入视界，而裸奇点吸积会形成环面内结构并产生强劲外流，结果可用于检验星系核中心致密天体的时空度规。
2024-08-15 astro-ph.HE gr-qc
3D Radiation Hydrodynamic Simulations of Gravitational Instability in AGN Accretion Disks: Effects of Radiation Pressure
通过3D辐射流体动力学模拟，发现辐射压增强使AGN吸积盘更易引力碎裂，显著降低临界粘滞参数并限制湍流水平，表明高爱丁顿吸积率下盘外区必然碎裂成恒星或黑洞。
2023-03-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
Spherical accretion in the Schwarzschild spacetime in the Newtonian analogous construct
本文在标准牛顿流体力学框架内探索 TR13 NAP 描述 Schwarzschild 时空跨声速球对称吸积的能力，发现产生“鞍点-螺旋对”声速转变且偏离经典 Bondi 解，指出需修正流体力学形式体系以与广义相对论流体力学保持一致。
2025-03-06 astro-ph.HE gr-qc
Radiation Hydrodynamic Simulations of Massive Stars in Gas-rich Environments: Accretion of AGN Stars Suppressed By Thermal Feedback
本文通过3D辐射流体力学模拟研究AGN盘中大质量恒星的吸积过程，发现热反馈在快扩散区域抑制吸积率1-2个数量级，在慢扩散区域则可能导致包层失控增长，修正了先前1D研究的预期。
2024-08-21 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
General relativistic smoothed particle hydrodynamics
基于理想流体的广义相对论流体动力学方程的熵守恒形式，提出了一种广义相对论光滑粒子流体动力学（GRSPH）方法。我们的目标是取代广义相对论的近似处理，在目前的SPH模拟潮汐破裂事件和吸积盘。我们开发了一种改进的冲击捕获配方，区分冲击粘度和电导率的相对论。我们还描述了一个新的相对论轨道动力学和GRSPH的哈密顿时间积分算法。我们的方法正确地捕获了爱因斯坦和自旋诱导的黑洞周围的进动。我们基准我们的计划在1D和3D对轻度和超相对论激波管，周转和垂直振荡频率的精确解，和邦迪吸积。我们假设固定的背景度量（闵可夫斯基，史瓦西和克尔在笛卡尔Boyer-Lindquist坐标），但该方法奠定了基础，为未来的直接耦合与数值相对论。
2019-01-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Viscous hydrodynamic evolution of neutron star merger accretion disks: a code comparison
本研究比较了ALCAR和FLASH两种黏性流体动力学代码在中子星并合吸积盘演化中的表现，发现总体一致性约10%，并评估了代码差异对核合成和千新星光变曲线的影响。
2024-05-23 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
