The close neighbourhood of a supermassive black hole contains not only the accreting gas and dust but also stellar-sized objects, such as late-type and early-type stars and compact remnants that belong to the nuclear star cluster. When passing through the accretion flow, these objects perturb it by the direct action of stellar winds, as well as their magnetic and gravitational effects. By performing General-Relativistic Magnetohydrodynamic (GRMHD) simulations, we investigate how the passages of a star can influence the supermassive black hole gaseous environment. We focus on the changes in the accretion rate and the emergence of blobs of plasma in the funnel of an accretion torus. We compare results from 2D and 3D numerical computations that have been started with comparable initial conditions. We find that a quasi-stationary inflow can be temporarily inhibited by a transiting star, and the plasmoids can be ejected along the magnetic field lines near the rotation axis. We observe the characteristic signatures of the perturbing motion in the power spectrum of the accretion variability, which provides an avenue for a multi-messenger detection of these transient events. Finally, we discuss the connection of our results to multi-wavelength observations of galactic nuclei, with the emphasis on ten promising sources (Sgr~A*, OJ 287, J0849$+$5108, RE J1034$+$396, 1ES 1927+65, ESO 253--G003, GSN 069, RX J1301.9$+$2747, eRO-QPE1, eRO-QPE2).
Multiple Plasmoid Ejections and Associated Hard X-ray Bursts in the 2000 November 24 Flare
太阳号上的软X射线望远镜(SXT)显示,在太阳耀斑中,有时会观察到发射X射线的等离子体团的喷射。研究发现,耀斑的硬X射线发射峰值期间,喷射出的等离子体团被强烈加速。在本文中,我们提出了一个检查的GOES X 2.3级耀斑,发生在2000年11月24日14.51 UT。在SXT图像中,我们发现了多个等离子体团喷射,速度在250-1500 km/s范围内,显示出斑点状或环状结构。此外,我们还发现,每个等离子体团喷射与硬X射线发射的脉冲爆发。虽然等离子体团喷射和硬X射线发射之间的一些相关性已经讨论过,我们的观察显示出类似的行为,多个等离子体团喷射,使每个等离子体团喷射发生在强烈的能量释放的太阳耀斑。作为这样的等离子体团的温度发射测量分析的结果,它揭示了等离子体团喷射的表观速度和动能显示出与硬X射线发射的峰值强度的相关性。
Black hole flares: ejection of accreted magnetic flux through 3D plasmoid-mediated reconnection
磁重联可以为来自吸积黑洞内部磁层的明亮、快速耀斑提供动力。我们进行极高的分辨率($5376\times2304\times2304$细胞)的广义相对论磁流体动力学模拟,捕捉等离子体团介导的重联在3D磁逮捕磁盘的第一次。我们表明,赤道,等离子体团不稳定的电流片的形式在一个瞬态的,非轴对称的,低密度磁层内的几个史瓦西半径。磁通量束在这个电流片中以普遍的等离子体团介导的速率通过重联逃离事件视界。这种重连作用会对射流中的高磁化等离子体产生影响,并将最终被困在通量束中的等离子体加热到与射流磁化成比例的温度。逃逸的通量束可以作为低密度热点完成一个完整的轨道,这与重力干涉仪对Sgr A $^{*}$的观测结果一致。视界附近的重联产生了足够高能量的等离子体来解释吸积黑洞的耀斑,例如从M87观测到的TeV辐射。耀斑期间质量吸积率的下降以及由此产生的低密度磁层使得重连加速粒子产生的极高能量光子更容易逃逸。极端的分辨率导致收敛的等离子体团介导的重连率,直接决定了耀斑的时间尺度和性质。
Plasmoid Ejections and Loop Contractions in an Eruptive M7.7 Solar Flare: Evidence of Particle Acceleration and Heating in Magnetic Reconnection Outflows
High-entropy ejections from magnetized proto-neutron star winds: implications for heavy element nucleosynthesis
虽然最初被认为是有希望的r-过程核的生产,标准模型的中微子加热风从原中子星(PNS)没有达到必要的中子-种子比的生产镧系元素和锕系元素。然而,由r-,rp-,或$νp$ -过程在PNS风中创建的丰度分布敏感地依赖于流的熵和动力学膨胀时间尺度,这可能强烈地受到高磁场的影响。在这里,我们提出的结果,从磁流体动力学模拟的非旋转中微子加热PNS风与强偶极子磁场从$10^{14}-10^{16}$ G,并评估其在改变核合成条件的作用。强场在赤道形成一个封闭的区域和头盔流光结构,在环形等离子体团中有间歇性的动力学质量喷射。我们发现显着增强的熵在这些地区和条件有利于第三峰r-过程核合成,如果风是中子丰富。相反,如果风是富含质子的,则条件将影响来自$νp$过程的丰度。我们量化的熵和动力学膨胀时间尺度的喷射物质的分布,以及影响熵所需的临界磁场强度。对于$B\gtrsim10^{15}$ G,我们发现$\gtrsim10^{-6}$ M $_{\odot}$和高达$\sim10^{-5}$ M $_{\odot}$的高熵物质在风相中的每一个高磁化中子星诞生中都被喷射出来,这为宇宙中迅速的重元素富集提供了一种机制。在超新星遗迹中发现的前双星伴星,遗迹本身和逃逸恒星可能会表现出过度丰度。我们提供了一个比较等离子体团喷发的半解析模型,并讨论了影响和扩展。
Near-horizon structure of escape zones of electrically charged particles around weakly magnetized rotating black hole. II. Acceleration and escape in the oblique magnetosphere