GRRMHD Simulations of MAD Accretion Disks Declining from Super-Eddington to Sub-Eddington Accretion Rates
利用广义相对论辐射磁流体动力学（GRRMHD）方法对非自旋（$a_*=0$）和自旋（$a_*=0.9$）超大质量黑洞周围的磁制动盘（MAD）进行了模拟。在每个模拟中，质量吸积率随着时间的推移而降低，这样我们就可以在$3 \gtrsim \dot{M}/\dot{M}_{\rm{Edd}}\gtrsim 0.3$范围内对爱丁顿标度率进行采样。对于非自旋BH模型，总效率和辐射效率随着吸积率的降低而增加，分别在$η_{\rm{tot}}\sim9-16\%$和$η_{\rm{rad}}\sim6-12\%$范围内变化。这个模型显示喷流活动很少。相比之下，自旋BH模型具有由从BH提取的自旋能量提供动力的强相对论性喷流。喷流功率随吸积率的增大而减小，总效率和辐射效率分别为$η_{\rm{jet}}\sim 18-39\%$和$η_{\rm{rad}}\sim 45-79\%$。我们证实，轻度亚爱丁顿磁盘可以提取大量的权力，从一个旋转BH，只要他们在MAD状态。在次爱丁顿演化过程中，$100\, GM/c^2$的射流剖面大致呈抛物线状，幂律指数为$k\approx0.43-0.53$。这两个模型显示出显着的变化，在传出的辐射，这可能是与事件的磁通量爆发。的$a_*=0.9$模型显示半定期的变化与$\sim2000\, GM/c^3$的最终$\sim10,000\, GM/c^3$的模拟，这表明…
2022-09-24 astro-ph.HE
Partial Stellar Disruption by a Supermassive Black Hole: Is the Lightcurve Really Proportional to $t^{-9/4}$?
一颗恒星被一个超大质量黑洞潮汐分裂，以及被分裂的碎片随后被那个黑洞吸积，提供了一种直接的方法来研究否则会静止的星系的内部区域。这些潮汐破坏事件（TDEs）正在以不断增加的速度被发现。我们提出了一个模型的潮汐中断碎片从部分TDE的演变，其中一个恒星的核心生存最初的潮汐相遇，并继续施加引力影响的潮汐剥离碎片的扩展流。我们使用这个模型表明，渐近回落率的材料的黑洞在部分TDE规模为$\propto t^{-2.26\pm0.01}$，是有效的独立的质量的核心，生存的遭遇，我们还估计在TDE接近这种渐近缩放的速度作为核心质量的函数。这些发现表明，如果恒星被完全破坏，从TDE到黑洞的晚期吸积速率下降为$t^{-5/3}$，或者如果留下核心，则下降为$t^{-9/4}$。我们强调，以前的调查没有恢复这一结果，由于开普勒的能量周期关系的碎片轨道，这是不再有效时，一个幸存的核心产生的时间依赖性，引力势的假设。在当前的宽场调查时代，回落率的这种二分法对TDE的特征信号具有重要影响。
2019-09-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
A study of the MAD accretion state across black hole spins for radiatively inefficient accretion flows
通过14次GRMHD模拟，研究了不同黑洞自旋下MAD态吸积流，发现喷流角动量输运、磁场分量贡献及喷流形态随自旋呈复杂非线性变化。
2023-10-10 astro-ph.HE
Can MAD accretion disks launching structured jets explain both GRB and AGN engines? Magnetically arrested accretion disks launching structured jets in application to GRB and AGN engines
我们探索相对论性喷流的形成、能量学和几何学，以及它们的中央引擎的可变性。我们研究快速和缓慢旋转的黑洞，并解决我们的模拟活动星系（AGN）中心和伽马射线暴（GRB）引擎。结构喷流被假定为占整个质量尺度的高能量源的发射特性，从恒星质量的黑洞在伽玛暴和活动星系核中的超大质量黑洞发射。它们的活动核心包含磁化的吸积盘，克尔黑洞的旋转提供了喷射发射的机制。如果吸积的模式是磁制动（MAD），这个过程最有效。在这种模式下，调制的喷气发动机发射的吸积流，在最小的时间和空间尺度上操作的内部不稳定性有关。由于这些尺度与光的穿越时间和黑洞的引力半径有关，因此喷流-圆盘连接的普适模型有望与黑洞质量成比例。本文利用克尔度规对MAD吸积过程进行了3D GR MHD模拟，研究了喷流-盘的联系。我们量化的可变性的磁盘通过傅立叶分析。我们发现，演化是由引擎的物理参数，如黑洞的自旋和磁盘的大小，以及它的磁化，我们应用我们的方案，在AGN和GRB类的典型类型的源。我们发现，MAD方案是适用于活动星系核发动机，并支持持久喷流排放。它也可以应用于伽玛暴，因为它给出了与观测大致一致的变化模式。然而，在某些情况下，强磁场可能会导致射流淬火，这种效果被发现是重要的，主要是伽玛射线暴射流。我们推测，这可能与伽玛射线暴发动机产生的磁力驱动风的强度有关。
2022-10-04 astro-ph.HE
Radiation RMHD accretion flows around spinning AGNs: a comparative study of MAD and SANE state
本文通过二维Rad-RMHD模拟比较旋转AGN周围的MAD与SANE吸积状态，并结合双温模型分析光度、能谱及QPO特征。
2024-06-15 astro-ph.HE
Transient jet formation and state transitions from large-scale magnetic reconnection in black hole accretion discs
磁制动吸积盘（MAD），其中磁压力的内部磁盘是动态重要的，提供了一种替代机制，用于调节吸积通常假设在黑洞系统。我们发现，在MAD状态下的全球磁场反转可以破坏喷流，显著增加吸积率，并将有效的内部盘边缘移动到边缘稳定的轨道。内半径的MAD场的重联发射了一种新型的瞬态流出，其中包含由磁耗散产生的热等离子体。这种瞬态外流可以像MAD状态下的稳定磁主导的Blandford-Znajek射流一样强大。场反演定性地描述了与黑洞X射线双星中的高亮度硬态到软态转变相关的许多观测特征：喷流线、瞬态弹道喷流和均方根变化率的下降。这些结果表明，磁场结构可以直接影响吸积态，因此磁场结构是解释吸积黑洞在质量和光度尺度上观测结果的重要第二参数。
2013-12-05 astro-ph.HE
Global resistive MHD accretion flows around spinning AGNs: impact of resistivity on MAD state
本研究通过二维和三维电阻磁流体模拟，发现电阻率影响吸积流湍流和喷流功率，且平均等离子体β≤1时进入MAD态。
2025-05-29 astro-ph.HE
MAD accretion and AGN jets -- an observational perspective
针对吸积功率相近但喷流功率差异巨大的问题，本文提出利用VLBI核移测量估计喷流磁通量，以检验高功率喷流是否源于MAD吸积。
2025-02-10 astro-ph.HE
Is the black hole in GX 339-4 really spinning rapidly?
对2007年2月在甚高态期间获得的黑洞双星GX 339-4的宽带朱雀光谱进行了重新分析。仔细考虑了事件堆积（在图像中心的~ 3'内显著）和XIS数据的遥测饱和的影响。该源的能量可达300千电子伏，在8千秒差距时，0.5- 200千电子伏的未吸收光度为3.8 × 10^{38}尔格/秒。光谱可以近似为光子指数为2.7的幂律，有一个温和的软过剩和一个硬X射线驼峰。当使用图像中心2'以外的XIS数据时，Fe-K线看起来非常宽，这表明Miller等人（2008年）已经根据朱雀数据和其他CCD数据报道了高黑洞自旋。当XIS数据累积进一步限制在>3'以避免事件堆积时，Fe-K轮廓变得更窄，并且出现稍微更好的解决方案，该解决方案表明内部盘半径为引力半径的5-14倍（1-sigma），尽管在90%的置信水平下数据仍然允许最大旋转的黑洞。同时，光学厚度的吸积盘被推断为在5-32倍引力半径处被截断。因此，朱雀的数据允许另一种解释，而不是引用一个快速旋转的黑洞。先前在高/软状态下测量的盘半径进一步支持该推断。
2009-11-12 astro-ph.HE
Poloidal Field Amplification through Compression-Shear Dynamics in Schwarzschild Accretion: Pathways to MAD States
Khayyam University of Mashhad（马什哈德海亚姆大学）；Ferdowsi University of Mashhad（马什哈德费尔道西大学）；Kosar University of Bojnord（博因博尔德科萨尔大学）
研究通过压缩-剪切动力学增强黑洞吸积流中磁场，揭示了旋转支撑对磁场增强效率和几何结构的控制作用，为MAD状态形成提供了理论依据。
2026-02-12 astro-ph.HE
Magnetic Flux Transport in Advection Dominated Accretion Flow Towards the Formation of Magnetically Arrested Disk
本研究探讨平流主导吸积流内磁通量输运与磁滞留盘形成，推导其结构动力学，发现内部磁滞留盘形成于视界外数十史瓦西半径处，其喷流功率比正常吸积流包围的黑洞高约两个数量级。
2024-11-27 astro-ph.HE
Mass Transport, Turbulent Mixing, and Inflow in Black Hole Accretion
本研究利用广义相对论磁流体动力学模拟中的拉格朗日示踪粒子，分析了黑洞吸积流中的质量传输与混合，发现MAD状态比SANE具有更快的内流与混合速度，且初始环面质量对晚期演化影响显著。
2025-09-17 astro-ph.HE
Jets in Magnetically Arrested Hot Accretion Flows: Geometry, Power and Black Hole Spindown
我们提出了九个模拟的辐射效率低的磁制动盘（MAD）在不同值的黑洞自旋参数$a_*$：$-0.9$，$-0.7$，$-0.5$，$-0.3$，0，0.3，0.5，0.7和0.9的结果。每次模拟都运行到$t \gtrsim 100,000\,GM/c^3$，以确保盘流入平衡到大半径。我们发现，饱和磁通量水平，因此也喷气功率，MAD磁盘强烈依赖于黑洞自旋，证实了以前的结果。顺行盘在更高的相对磁通量下饱和，并且具有比逆行盘更强大的喷流。带有旋转黑洞的MAD自然会发射具有广义抛物线轮廓的喷流，其宽度随与黑洞的距离的幂而变化。当距离达到$100\;GM/c^2$时，幂律指数为$k \approx 0.27-0.42$。有一个很强的相关性之间的磁盘喷流的几何形状和无量纲的磁通量，导致在赤道吸积流附近的黑洞和更广泛的喷流，逆行系统相比，显示薄的系统。顺行和逆行的MAD也表现出不同的趋势，在磁盘的变化：吸积率的变化增加，随着旋转的$a_*>0$和$a_*\lesssim 0$几乎保持不变，而磁通量的变化表现出相反的趋势。处于MAD状态的喷流从黑洞中带走的角动量比吸积的要多，有效地使黑洞向下旋转。如果来自自然界MAD系统的强大喷流持续存在，这种角动量的损失将显著降低宇宙时间内的黑洞旋转。
2022-01-27 astro-ph.HE
GRRMHD Simulations of Tidal Disruption Event Accretion Disks around Supermassive Black Holes: Jet Formation, Spectra, and Detectability
利用广义相对论辐射MHD（GRRMHD）模拟了由潮汐扰动事件（TDE）形成的超爱丁顿黑洞（BH）吸积盘。我们考虑基准的情况下，太阳质量的恒星在一个温和的穿透轨道被一个超大质量BH的质量$10^6 \, M_\odot$破坏，并考虑峰值回落率的时代。我们对模拟数据进行后处理以计算视角相关光谱。我们进行了一个参数的研究作为BH自旋和磁通量的函数的吸积盘的动力学，并计算模型光谱作为观察者的视角的函数。我们还考虑基于模型光谱的检测限。我们发现，一个吸积盘与一个相对较弱的磁场周围的BH（所谓的SANE制度的吸积）不发射相对论性喷流，无论BH是旋转。这种模式合理地再现了非喷流TDE的几个观测特性。对于具有强磁场（MAD区域）的非旋转BH也是如此。我们的一个模拟有一个快速旋转的BH（自旋参数0.9）以及一个MAD吸积盘。这个模型发射了一个强大的相对论性喷流，它是由BH自旋能量驱动的。它令人惊讶地再现了喷射的TDE Swift J1644+57的高能量发射和喷射结构。因此，喷射TDE可能对应于具有快速旋转BH和MAD吸积的TDE系统的子集。
2018-11-16 astro-ph.HE
Spectral analysis of magnetized advective accretion flows around rotating black holes
Indian Institute of Science（印度科学学院）；Shri Ramasamy Memorial (SRM) University Sikkim（锡金斯里·拉马萨米纪念大学）
通过数值稳态MHD解和GRMHD模拟，研究黑洞自旋、吸积率、磁场和电子温度对磁化吸积流谱的影响，发现SANE与MAD流在光度、发射峰位置及同步辐射与自康普顿峰比上存在显著差异。
2026-06-12 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
On the Zeeman Effect in Magnetically-Arrested Disks
提出磁捕获盘（MAD）的强磁场会引起X射线双星和活动星系核中Fe K$α$荧光线的塞曼分裂，未来卫星XRISM和Athena有望观测到该效应，为MAD提供观测证据。
2023-02-28 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
Three-dimensional Global Relativistic Radiation Magnetohydrodynamics of Magnetically Arrested Disk Accretion Flows in AGNs
National Tsing Hua University（国立清华大学）；Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica（中央研究院天文及天文物理研究所）；Center for Theory and Computation, National Tsing Hua University（国立清华大学理论中心）；Physics Division, National Center for Theoretical Sciences, National Taiwan University（台湾大学理论科学中心物理组）；Hakodate Campus, Hokkaido University of Education（北海道教育大学函馆校区）
研究通过三维辐射相对论磁流体动力学模拟，探讨了磁性束缚盘吸积流中黑洞自转对辐射和动力学的影响，发现自转对吸积流动态和光谱能量分布影响较小。
2026-03-12 astro-ph.HE
Flux eruption events drive angular momentum transport in magnetically arrested accretion flows
我们发展了两个高分辨率的广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟对流为主的吸积流周围的非旋转黑洞（BH），每个持续时间$\sim 3\times 10^5\,GM_{\rm BH}/c^3$。一个模型捕获的演化弱磁化（SANE）磁盘和其他磁制动磁盘（MAD）。MAD模型中的磁通量爆发将气体从盘中推出，并发射出强风，其外流效率有时达到传入吸积功率的$10\%$。尽管这些风的能量很大，但平均质量流出率在半径为$\sim100\,GM_{\rm BH}/c^2$的范围内仍然很小，只达到视界吸积率的$\sim 60-80\%$。平均向外的角动量传输主要是径向的吸积模式，但有一个明显的区别：磁通量喷发驱动的磁盘风造成了强烈的垂直流动的角动量在MAD模型，而SANE模型，磁旋转不稳定性（MRI）移动角动量主要是赤道通过磁盘。此外，我们发现，MAD状态是高度瞬态和非轴对称的，吸积模式经常改变到SANE样状态后，喷发重新达到磁通量饱和与时间。雷诺应力改变方向，在这样的过渡，与MAD（SANE）状态显示向内（向外）的应力，可能指向间歇性MRI驱动的吸积在MAD。使用下一代望远镜确定通量爆发的性质对于理解像M87 $^*$和人马座A $^*$这样的次爱丁顿吸积黑洞中的质量流、磁通量和角动量至关重要。
2022-10-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Spectra of Black Hole Accretion Models of Ultra-Luminous X-ray Sources
本文用广义相对论辐射MHD方法模拟了$10M_\odot$黑洞的超爱丁顿吸积过程。我们考虑一系列的质量吸积率，黑洞自旋，和磁场配置。我们计算的光谱和图像的模型作为视角的函数，并将它们与观察到的超铝X射线源（ULXs）的属性。这些模型很容易产生超过$10^{40}~{\rm erg\,s^{-1}}$的视光度极上的观察者。然而，角积分的辐射光度很少超过$2.5\times10^{39}~{\rm erg\,s^{-1}}$，即使是几十个爱丁顿的质量吸积率。因此，这些系统的辐射效率很低，尽管当风和喷流的能量输出也被计算在内时，它们的能量效率很高。模拟模型再现了在ULXs中观察到的主要经验类型的光谱-盘状，超软，软，硬。磁场的配置，无论是MAD（“磁制动盘”）或SANE（“标准和正常的演变”），对结果有很大的影响。在SANE模型中，X射线谱硬度几乎与吸积率无关，但随倾角增大而急剧减小。非旋转黑洞的MAD模型在较高的$\dot{M}$值下产生明显较软的光谱，即使在低倾角下也是如此。具有快速旋转黑洞的MAD模型与所有其他模型完全不同。它们具有辐射效率（效率因子$\sim10-20\%$），当还包括机械能输出时（$70\%$），它们具有超效率，并产生硬耀变体光谱。在所有模型中，发射显示出强烈的几何光束，这与ULX气泡观测所青睐的各向同性照明不一致。
2017-02-03 astro-ph.HE
Hot, Retrograde Tilted MADs: Misaligned, Precessing, and Shaped by Electromagnetic Torques
JILA and Department of Astrophysical and Planetary Sciences, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校 JILA 天体物理与行星科学系）
研究揭示了强磁化逆行偏移吸积盘在黑洞自转影响下的对齐机制及电磁扭矩作用
2026-01-22 astro-ph.HE
Could the neutrino emission of TXS 0506+056 come from the accretion flow of the supermassive black hole?
该研究探讨了TXS 0506+056的中微子辐射是否来自超大质量黑洞的吸积流，通过磁重联或湍流加速质子，并考虑MAD和SANE两种吸积状态，发现超爱丁顿吸积可解释中微子耀发，亚爱丁顿吸积可解释稳态通量。
2025-01-24 astro-ph.HE
Wind-Fed GRMHD Simulations of Sagittarius A*: Tilt and Alignment of Jets and Accretion Discs, Electron Thermodynamics, and Multi-Scale Modeling of the Rotation Measure
风馈模型提供了一种独特的方式来形成人马座A* 周围的吸积流的预测模型。我们提出了3D，风馈MHD和GRMHD模拟跨越整个动态范围的吸积从秒差距尺度的事件视界。我们扩大了以前的工作，包括非零黑洞自旋和动态演化的电子热力学。这些模拟的初始条件是从银河系中心观测到的沃尔夫-拉叶星风模拟产生的。产生的气流倾向于高度磁化（$β\approx 2$），其$\sim$ $r^{-1}$密度分布与风中磁场的强度无关。我们的模拟在某些情况下达到MAD状态，但不是所有情况。在倾斜流中，SANE喷流倾向于在大尺度上与气体的角动量对齐，即使该方向垂直于黑洞自旋轴。相反，MAD喷流倾向于与黑洞的旋转轴对齐。气体角动量表现出类似的行为：SANE流往往只是部分对齐，而MAD流往往完全对齐。随着数量有限的动态自由参数，我们的模型可以产生吸积率，230 GHz的通量，和未解决的线性极化分数大致与观察几个选择的电子加热分数一致。如果没有另一个大规模磁场源，具有更高磁化程度的风（例如，其中磁压力是风中的冲压压力的1/100），以获得具有一致符号的足够大的RM。
2023-03-27 astro-ph.HE
Collisionless Accretion of Finite-Angular-Momentum Plasma onto a Spinning Black Hole
Washington University in St. Louis（华盛顿大学）
研究通过动能模拟展示了有限角动量等离子体对旋转黑洞的吸积过程，发现其行为与理想MHD的磁性冻结盘相似，并揭示了喷流形成可能需要配对放电。
2026-10-09 astro-ph.HE
GRMHD Simulations of Magnetized Accretion Disk/Jet: Variabilities of Black Holes and Spectral Energy Distributions in Magnetic States
Indian Institute of Science（印度科学研究所）；University of Toronto（多伦多大学）
本文通过三维广义相对论磁流体动力学模拟，研究接近最大自转黑洞在不同初始磁场几何结构下的磁化冻结盘、中间态和标准正常演化的吸积态，探讨磁场通量对喷流效率、流体磁化和辐射输出的影响，并通过多波段能谱和时间分辨X射线光变曲线连接模拟动态与多波段观测结果。
2026-05-17 astro-ph.HE
GRMHD simulations of black hole accretion variabilities: Implications to hard state X-ray binary transients
Indian Institute of Science（印度科学研究所）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
本研究通过GRMHD模拟揭示了黑洞吸积状态的三种类型及其变异性机制，解释了极端变异性现象和高光度起源。
2026-01-21 astro-ph.HE
MAD UFOs: Magnetically Arrested Discs with persistent Ultra-Fast Outflows
本研究利用三维GRMHD模拟揭示MAD状态下可持续加速至相对论速度的随机超快速外流，并与近轨伴星驱动的低速准周期外流相区分。
2023-12-07 astro-ph.HE
Quasi-Periodic Flares from Star-Accretion Disc Collisions
本文模拟了恒星与超大质量黑洞及其吸积盘的非弹性碰撞产生的准周期耀斑。我们发现，准周期性的行为受到影响的质量和自旋的黑洞和恒星轨道的轨道根。我们还评估了从这些准周期信号中提取有用信息的可能性，并验证了克尔度量的性质。与观测到的OJ 287的光学爆发，从银河系中心的红外耀斑和X射线变化RE J1034+396的比较。
2009-06-04 astro-ph.HE
Blazar Variability From Turbulence in Jets Launched by Magnetically Arrested Accretion Flows
耀变体的时间尺度从几分钟到几年不等，前者与中央黑洞的光穿越时间相当，在某些情况下甚至更短。观测到的伽马射线光变曲线可以用幂律功率密度谱（PDS）来描述，BL Lac和平谱射电类星体的指数相似。我们表明，这种可变性可以由磁制动吸积流（MADs）发射的相对论喷流中的湍流产生。本文对带有快速旋转超大质量黑洞的MAD湍流强磁化喷流发射区进行了辐射输运计算。由此产生的同步加速器和同步加速器自康普顿发射，起源于接近黑洞视界，是高度可变的。这种变异性的特点是PDS，这是非常相似的观察到的幂律频谱的频率小于每天几个。此外，在射流发射区的湍流自然会产生波动的等离子体尺度远小于地平线半径。我们推测，类似的湍流过程，在大半径的射流（因此高体积洛伦兹因子），负责耀变体在几十年的频率，包括分钟的时间尺度。
2017-05-13 astro-ph.HE
Size matters: are we witnessing super-Eddington accretion in high-redshift black holes from JWST?
本文通过分析近/超爱丁顿吸积 MBH 的连续谱与宽线变化，指出 JWST 高红移 MBH 质量估计不确定性可达一个数量级，低质量、高吸积率解释可使其回归局域关系并提示广泛超爱丁顿阶段。
2024-06-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
Characterizing the time variability in magnetized neutrino--cooled accretion disks: signatures of the gamma-ray burst central engine
伽马射线暴的中心引擎是隐藏的，无法用光子直接探测，这主要是因为涉及的密度很高。因此，从它们的宇宙学背景、能量学、低能对应物和可变性来推断它们的性质。如果伽玛暴是由超临界吸积到紧凑的对象，在小的空间尺度上的流量将表现出波动，这可以在原则上反映在中央发动机的功率输出，并最终在高能量的即时排放。在这里，我们解决这个问题的特点，中微子冷却吸积流的变化，通过局部剪切箱模拟磁场，然后卷积它们在全球范围内的大尺度动力学模拟的吸积盘。由此产生的签名是特征的，并且对冷却机制的细节敏感，原则上提供了GRB中心发动机特性的判别式。
2010-11-24 astro-ph.HE
Numerical simulations of the Cosmic Battery in accretion flows around astrophysical black holes
我们实现KORAL代码进行两套很长的广义相对论辐射磁流体动力学模拟的轴对称光学薄磁化流周围的非旋转黑洞：一个新的术语，由于辐射压力的等离子体电子感受到的电子-质子等离子体的共动框架的电磁场张量，和一个没有。辐射的来源是吸积流本身。如果没有新的术语，系统的发展，由于磁旋转不稳定性（MRI）的标准吸积流。然而，随着新的术语，该系统最终演变到一个磁制动状态（MAD），其中一个大规模的喷流一样的磁场线程的黑洞视界。我们的结果证实了宇宙电池在天体物理学黑洞周围吸积流中的长期作用。
2017-05-31 astro-ph.HE
Balanced Turbulence and the Helicity Barrier in Black Hole Accretion
本研究通过动力学电子加热模型，揭示螺旋度屏障在黑洞吸积中影响EHT观测，导致电子温度降低、喷流功率增加及β_2系数减小，并可能缓解建模与观测的差异。
2023-12-26 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
Multi-wavelength Emission Modeling from Accretion Flows around Isolated Black Holes Including Magnetic Flux Transport
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohiku University（Tohiku大学跨学科科学前沿研究所）
通过一维多波段辐射模型，研究磁Prandtl数控制的磁通输运对孤立恒星级黑洞在分子云中可探测性的影响，发现磁停滞盘形成及X射线发射强烈依赖于Pm。
2026-09-22 astro-ph.HE
A Survey of General Relativistic Magnetohydrodynamic Models for Black Hole Accretion Systems
本文综述了用于黑洞吸积系统的广义相对论磁流体动力学模拟，介绍了EHT分析人马座A*所用的十个模拟库，涵盖不同自旋和磁化状态，发现SANE与薄盘一致、MAD产生高效喷流并导致自旋减速。
2025-01-24 astro-ph.HE
The Radiative Efficiency of Hot Accretion Flows
在过去的几年里，我们对热吸积流的认识取得了两个重要进展。其一是只有一小部分在外边界的吸积流最终能落在黑洞上，而大部分都在外流中消失了。另一种是电子可以直接接收吸积流中粘性耗散能量的大部分，即$δ\sim 0.1-0.5$。考虑这两个过程时热吸积流的辐射效率还没有系统的研究，这是本文的主题。我们考虑了热吸积模型的两个区域。一种是位于低吸积率区$\la 10α^2\ledd/c^2$的平流主导吸积流（ADAF），另一种是位于低吸积率区之上的发光热吸积流（LHAF）。对于后者，我们假设吸积流在一定的吸积率以上具有两相结构，并在动力学计算中采用了简化方法。结果表明，热吸积流的辐射效率随吸积速率的增加而增加，并且与以前的$δ\ll 1$相比，热吸积流对电子的直接粘性加热大大提高了辐射效率.当吸积率较高时，热吸积流的辐射效率与标准薄盘的辐射效率相当。给出了不同$δ$值时辐射效率随吸积率变化的拟合公式。
2012-09-03 astro-ph.HE
Hybrid GRMHD and Force-Free Simulations of Black Hole Accretion
针对GRMHD模拟难以稳定演化高磁化等离子体的问题，提出混合GRMHD+GRFFE方案，高磁化区转用GRFFE并补充近似方程，在KORAL中实现测试，M87*对应MAD模拟实现高磁化且图像受磁化截止影响更小。
2024-07-15 astro-ph.HE
Universal Radial Scaling of Large-Scale Black Hole Accretion for Magnetically Arrested And Rocking Accretion Disks
本研究通过长时标3D GRMHD模拟发现，超大质量黑洞吸积在MAD与RAD状态间循环，且质量内流率遵循普适径向标度律，该周期可决定喷流AGN爆发的占空比。
2025-05-29 astro-ph.GA astro-ph.HE
The SANE, the MAD, and the Chimera
School of Natural Sciences, Institute for Advanced Study（高等研究院自然科学学院）；Princeton Gravity Initiative, Princeton University（普林顿大学引力倡议）；Princeton University（普林斯顿大学）
研究非辐射黑洞吸积流，通过三维广义相对论磁流体动力学模拟比较SANE流（弱磁化）、标准MAD流及嵌合流，揭示嵌合流特性，表明类似MAD行为由多因素动态耦合决定，且可依吸积历史和磁通量供应区分结果。
2026-07-10 astro-ph.HE
Radiative Efficiency Enhancement by Electromagnetic Energy Dissipation in Strongly Magnetized Supercritical Accretion Flows around Kerr Black Holes
Komazawa University（驹泽大学）；University of Tsukuba（筑波大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；The University of Tokyo（东京大学）；RIST, Kobe（神户科学技术研究院）
本研究通过广义相对论辐射磁流体动力学模拟发现，克尔黑洞周围高自旋MAD超临界吸积流中，电磁能耗散可将辐射效率提升至0.60，有效俘获半径缩小至2.5r_g，磁通量是影响超临界吸积流辐射特性的关键因素。
2026-09-04 astro-ph.HE
Possible fractal nature of accretion flows in MAD and SANE simulations: Implications to GRS 1915+105
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
通过非线性时间序列分析研究MAD和SANE模拟中的吸积流动力学，发现MAD具有更高的HFD和更低的H值，表明其长期时间相关性较弱，对GRS 1915+105的磁性调节作用提供新见解。
2026-04-17 astro-ph.HE astro-ph.IM nlin.CD
Supermassive Black Holes: modelling strongly and weakly magnetised misaligned accretion disks
Jeremiah Horrocks Institute, University of Lancashire（兰开夏大学杰里迈亚·霍罗克斯研究所）；Black Hole Initiative at Harvard University（哈佛大学黑洞倡议）
通过GRMHD模拟研究不同初始错位角和磁场配置下的吸积盘，发现磁抑制盘（MAD）状态可使盘在极端错位下与黑洞对齐，而弱磁场盘保持错位且最大倾斜角约50°。
2026-05-26 astro-ph.HE
Radiative Cooling Effects on Plasmoid Formation in Black Hole Accretion Flows with Multiple Magnetic Loops
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交大李政道研究所）；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 Physics, Astrophysics and Cosmology (MOE), Shanghai Key Laboratory for Particle Physics and Cosmology, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学粒子物理、天体物理与宇宙学教育部重点实验室/上海市粒子物理与宇宙学重点实验室）；Goethe-Universität Frankfurt（法兰克福歌德大学）；Research Center for Astronomy, Academy of Athens（雅典科学院天文学研究中心）；Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Universität Würzburg（维尔茨堡大学理论与天体物理研究所）；Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）
本研究通过二维和三维双温度GRMHD模拟，揭示了辐射冷却对黑 hole吸积流中等离子体体形成的影响，发现其抑制MAD状态过渡并改变重联特性，可能影响黑洞能量提取。
2026-01-19 astro-ph.HE
Detection Prospects of Electromagnetic Signatures from OGLE-2011-BLG-0462
本研究针对新发现的孤立黑洞OGLE-2011-BLG-0462，评估了其热吸积流在磁阻盘与经典辐射低效吸积流两种状态下的电磁信号探测前景，指出前者信号可被现有顶尖设备探测，后者通常不可观测，为吸积理论检验提供方向。
2025-06-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Binary black holes gone MAD: Magnetically arrested minidisks around nonspinning black holes
University of Arizona（亚利桑那大学）
研究通过磁流体动力学模拟展示了非自转二黑洞周围磁滞小盘的形成及其作为引力波源的电磁对应体的潜力。
2025-11-29 astro-ph.HE gr-qc
The impact of resistivity on the variability of black hole accretion flows
本文利用三维电阻性GRMHD模拟研究均匀电阻率对黑洞吸积流变异性和磁通量累积的影响，发现高电阻率阻碍MAD形成，而在多环构型中电阻率会显著降低流动变异性。
2024-11-25 astro-ph.HE gr-qc
Temperature properties in magnetised and radiatively cooled two-temperature accretion flows onto a black hole
在对黑洞吸积的广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟中，通常采用关于电子热力学的简化假设。为了解决这个问题，我们已经开发了一个自洽的方法来研究磁化和辐射冷却的两个温度吸积流周围的克尔黑洞在两个空间维度。该方法包括几个加热过程，辐射冷却，以及通过库仑相互作用的电子和离子之间的耦合。我们测试我们的方法进行轴对称GRMHD模拟的磁化环面吸积到克尔黑洞在各种天体物理场景。通过这种方式，我们发现，库仑相互作用和辐射冷却的列入影响的离子和电子的热力学性质，显着改变后者的温度分布，并强调了一个双温度的方法时，成像这些流的重要性。此外，我们还发现吸积率不仅影响流的整体性质，而且还影响电子和离子的热力学性质。有趣的是，我们观察到定性不同的温度特性SANE和MAD吸积模式，同时保持相同的吸积率，这可能有助于区分MAD和SANE吸积流通过观察。最后，我们提出了两个新的关系的温度比的电子，离子，和气体的等离子体$β$参数。新的关系式为处理Sgr A* 和M1，87 * 等超大质量黑洞上的双温吸积流提供了一种简单而有效的方法.
2022-10-31 astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic vs. Lense-Thirring alignment of black hole accretion discs
吸积盘和黑洞（BH）的角动量通常彼此不对齐，这会导致吸积盘扭曲，并导致产生的任何喷流弯曲。我们考虑一个光盘，是错位在大半径和扭矩的Lense-Thirring（LT）进动和Blandford-Znajek（BZ）射流扭矩。我们考虑了各种光盘状态，包括辐射效率低的厚光盘，辐射效率高的薄光盘，和超爱丁顿吸积盘。BZ射流的磁场强度是从标准均分参数或磁制动盘（MAD）模拟中选择的。我们表明，标准的薄吸积盘可以达到自旋盘对齐到大半径之前LT将发挥作用，所造成的缓慢的下降时间，即使是一个弱的BZ喷气时间来调整光盘。我们发现，几何厚的辐射效率低下的磁盘和超爱丁顿光盘在MAD状态达到磁盘自旋对齐附近的黑洞时，密度分布是浅的磁流体动力学模拟，而BZ喷气对齐磁盘陡峭的密度分布（在对流为主的吸积流）与BH自旋到更大的半径。我们的研究结果表明，BZ喷流扭矩应影响BH自旋大小和方向的宇宙学演化，BH自旋在活动星系核和X射线双星的测量，和事件视界望远镜观测的磁盘或喷流在强场重力制度的解释。
2015-12-25 astro-ph.HE gr-qc
Accretion into black hole, and formation of magnetically arrested accretion disks
利用Schwarzschild度规，得到了球对称吸积到黑洞（BH）中时磁场增长的精确解。磁场随着时间的推移逐渐增大，由最初的均匀磁场变为准径向磁场。在流动的发展阶段中，在下落气体中的磁能和动能之间建立了均分。估计的同步辐射强度提出了固定流。辐射的主要部分形成在区域$r \leq 7 r_g$中，这里$r_g$是BH引力半径。当远离黑洞的磁场是均匀的且不影响流动时，在存在大尺度磁场的情况下，得到了物质吸积到黑洞中的二维稳态自相似磁流体力学解.在垂直于远场磁场方向的对称平面上，BH周围形成准定常盘，其结构由耗散过程决定。得到了物质撞击圆盘时的冲击成形参数。得到了$10\,\, M_\odot$ BH盘和激波的辐射谱。这类天体的光度与太阳的光度相当，具有典型的银河系气体密度，有可能在小于1千秒差距的距离进行观测。BH周围的层流和湍流盘结构的光谱是非常不同的。湍流盘在红外线中发射其通量的大部分。有些银河系的红外类恒星源可能是处于湍流吸积状态的单个黑洞。磁化圆盘的辐射效率很高，达到了$\sim 0.5\,\dot M\,c^2$，因此最近又称之为磁制动圆盘（MAD）。MAD的数值模拟，并在吸积到中子星的外观被认为是和讨论。
2019-05-31 astro-ph.HE gr-qc
What can we really learn about Magnetic Fields in Galaxy Clusters from Faraday Rotation observations?
我们构建了一个简单而强大的方法来推导星系团的旋转测度（RM）地图的磁场的约束。放松常用的假设之间的相关性的磁场强度和等离子体密度和幂律（在波数）磁场功率谱，并使用一种有效的数值分析方法，我们测试了广泛的磁场模型的一致性与RM地图的11个扩展源在5个集群，为我们提供的数据。我们表明，数据显示没有迹象表明径向依赖的平均磁场强度，特别是没有迹象表明气体密度和场强之间的相关性。相当一部分源的RM图需要或与存在相对较小强度的空间均匀磁场一致，该磁场为0.02-0.3 μ G，这对RM有很大贡献。除了一个源之外，所有源的RM图不需要幂律磁场功率谱，并且大多数源的RM图与由单个波长主导的功率谱一致。从RM图导出的磁场强度（和空间相关长度）的不确定性超过一个数量级（通常更多）。这些不确定性意味着，特别是，有没有迹象表明，在目前的RM数据之间的磁场强度在射电晕集群和射电宁静集群的系统差异。在不久的将来，随着RM数据质量和数量的提高，我们的分析方法将使人们能够得到更准确的星系团中磁场的约束。
2013-09-18 astro-ph.CO astro-ph.HE
Quantum signatures in black hole accretion: Pair production in dynamical magnetic fields
该研究利用QFTBGF分析MAD吸积盘的动态强磁场，证明Schwinger机制可产生粒子对并形成SKA、ngVLA有望探测的非热射电辐射。
2025-05-14 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Jets with a Twist: Emergence of FR0 Jets in 3D GRMHD Simulation of Zero Angular Momentum Black Hole Accretion
通过三维GRMHD模拟，发现零角动量吸积在MAD状态可形成大尺度喷流，而BAD和RAD状态摧毁喷流，为FR0星系提供候选解释。
2023-10-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
