Global Three-Dimensional Radiation Magnetohydrodynamic Simulations of Accretion onto a Stellar Mass Black Hole at Sub- and Near-critical Accretion Rates
我们提出了全球三维辐射磁流体动力学模拟吸积到一个6.62太阳质量的黑洞的准稳态吸积率达到0.016至0.9倍的临界吸积率，这是定义为吸积率，假设10%的辐射效率，在不同的运行。模拟结果表明，在10 $r_{\rm g}$的数百个热时间尺度上没有热不稳定性的迹象。在近临界运行中，能量耗散发生在中平面附近，而在低吸积率运行中，能量耗散发生在盘表面附近。$\sim$ 20 $r_{\rm g}$内部的总辐射光度约为爱丁顿极限的1%至30%，在亚临界和近临界吸积区域，辐射效率分别约为6%和3%。在这两种情况下，自洽湍流产生的磁旋转不稳定性（MRI）导致角动量转移，磁盘是由磁压力支持。从中心低密度漏斗流出的终极速度为$\sim$ 0.1 $c$只在近临界运行中看到。我们的结论是，这些磁压力占主导地位的磁盘是热稳定的，比$α$磁盘厚，和有效的温度分布比在$α$磁盘平坦得多。这些磁盘的磁压力与以前的分析磁压力占主导地位的磁盘模型在一个数量级内。
2023-01-30 astro-ph.HE
The Dynamics of Truncated Black Hole Accretion Disks II: Magnetohydrodynamic Case
我们研究了截断吸积盘使用一个很好的解决，半全球磁流体动力学模拟，是演变为许多动力学时间（6096内盘轨道）。硬态黑洞双星系统和低光度活动星系核的光谱特性通常归因于截断的吸积盘，但缺乏对流动动力学的详细理解。在这些系统中，截断预计会出现由辐射效率的急剧变化驱动的热不稳定性。我们使用一个简单的具有高效和低效分支的并行冷却函数来模拟这种行为。吸积流采取的安排，其中“过渡区”存在于最内部区域的热气体和冷的Shakura $\&$ Sunyaev薄盘在较大的半径。薄盘嵌入热气体气氛中，该气氛由来自过渡区的温和流出物供给。尽管在内盘中存在热气体，吸积是有效的。我们的分析集中在角动量输运，能量学和磁场属性的细节。我们发现，磁发电机被抑制在热的，截断的内部区域的磁盘，从而降低了有效的$α$ -参数由$65\%$。
2018-01-17 astro-ph.HE
Radiative Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Neutron Star Column Accretion in Cartesian Geometry
强磁化中子星的高光度吸积导致辐射压主导的磁约束吸积柱。我们调查这些列使用二维辐射相对论磁流体动力学模拟的动力学，限制考虑适度的吸积率的列的高度是足够低的笛卡尔几何可以采用。通过吸积激波在$\simeq 10-25$ ~kHz的高频振荡，动态地维持柱结构。这些振荡的出现是因为它是必要的重新分配的权力释放在吸积激波通过批量垂直运动，既要平衡冷却和提供垂直压力支持重力。侧向冷却总是主导内能的损失。除了垂直振荡，光子气泡在我们的模拟中形成，并增加了额外的空间复杂性的柱结构。它们本身并不对振荡负责，它们似乎也不影响振荡周期。然而，它们增强了辐射的垂直传输，并增加了光度的振荡幅度。在我们的模拟中的时间平均柱结构类似于标准1D静止模型中的趋势，主要区别在于，由于2D柱形状的更高的冷却效率，冲击波阵面的时间平均高度更低。
2022-08-14 astro-ph.HE
General relativistic radiation magnetohydrodynamics simulations of supercritical accretion onto magnetized neutron star; -modeling of ultra luminous x-ray pulsars
通过2.5维广义相对论辐射磁流体动力学模拟，我们证明了超临界吸积到非旋转，磁化中子星，其中偶极子场的磁场强度是$10^{10}$ G的恒星表面。我们发现超临界吸积流由吸积柱和截断吸积盘两部分组成。超临界吸积盘，出现在远离中子星的地方，在$\sim 3R_*$ cm附近被截断（$R_*=10^6$ cm是中子星的半径），在那里通过偶极磁场的磁压与盘的辐射压平衡。圆盘在截断半径附近的角动量通过偶极场的磁矩有效地向内传输，诱导中子星的自旋。估算的自旋上升速率$\sim -10^{-11}$ s s $^{-1}$与最近对超亮X射线天体的观测结果是一致的。在截断半径范围内，气体沿着偶极场落在中子星上，导致在南北半球上形成吸积柱。柱的净吸积率和光度分别为$\sim 66L_{\rm Edd}/c^2$和$\lesssim 10L_{\rm Edd}$，其中$L_{\rm Edd}$是爱丁顿光度，c是光速。我们的模拟支持一个假设，即超发光的X射线天体是由磁化中子星的超临界吸积提供动力的。
2017-07-26 astro-ph.HE
Relativistic hydrodynamics of a charged fluid from Myers-Pospelov Lorentz-Violating Electrodynamics
Sao Carlos Institute of Physics, University of Sao Paulo（圣保罗大学圣卡洛斯物理研究所）
本文从Myers-Pospelov洛伦兹破坏电动力学出发，利用Wigner形式体系和Noether定理推导出含洛伦兹破坏修正的相对论磁流体动力学方程，揭示了类空背景下的各向异性效应。
2026-11-04 astro-ph.HE
General Relativistic Magnetohydrodynamic and Monte Carlo Modeling of Sagittarius A*
我们提出的结果的物理空间和参数的吸积盘的人马座A* 的模型，以及其出射光谱的模拟。这始于HARM，一个二维广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模型，专门用于演化黑洞周围的空间。然后，来自HARM的数据被输入到2D蒙特卡罗（MC）代码中，该代码生成并跟踪发射的光子，允许在它们逃离体积之前进行吸收和散射。
2010-11-05 astro-ph.HE
Dissipative relativistic magnetohydrodynamics of a multicomponent mixture and its application to neutron stars
我们制定的非超流多组分磁化带电相对论混合物的流体动力学方程，考虑到化学反应以及粘度，扩散，热扩散和热导率的影响。所得到的方程具有相当简单的形式并且可以容易地应用，例如，用于研究中子星的磁热演化。我们还建立了我们的形式主义和文献中已知的结果之间的联系，并表示通过从微观理论计算的动量传递率的现象扩散系数。
2020-06-17 astro-ph.HE
A General Relativistic Magnetohydrodynamic Model of High Frequency Quasi-periodic Oscillations in Black Hole Low-Mass X-ray Binaries
本文对黑洞低质量X射线双星的高频准周期振荡现象提出了一种可能的解释。通过求解微扰广义相对论磁流体动力学方程组，我们发现了具有环形磁场的吸积盘中Alfven波的两个稳定模。我们认为，这两种模式可能会导致双高频QPO，如果它们产生的过渡区之间的内部平流占主导地位的吸积流和外部薄盘。这个模型自然地解释了QPO的上下频率的3：2关系，以及黑洞质量和QPO频率之间的关系。
2010-03-26 astro-ph.HE
Radiation Drag Effects in Black Hole Outflows from Super-critical Accretion Disks via Special Relativistic Radiation Magnetohydrodynamics Simulations
通过2.5维狭义相对论辐射磁流体动力学模拟，研究了超临界吸积盘和由辐射力发射的外流。我们发现辐射通量力加速了出流，但辐射阻力阻止了出流速度的增加。流出速度在围绕旋转轴的光速的30-40%左右饱和，从那时起通量力与拖曳力平衡。我们的模拟表明，在\dot{M}_{BH} ~ 100-1000 \dot{M}_{BH}/c^2的范围内，外流速度几乎保持恒定，其中\dot{M}_{BH}是质量吸积率，L_{Edd}是爱丁顿光度，c是光速。这样一个更快的流出被一个约0.1c的更慢的流出所包围。该速度也由辐射通量力和辐射阻力之间的力平衡确定。辐射阻力与洛伦兹力合作，使较慢的外流准直，尽管较快的外流主要由洛伦兹力准直。动能由较慢的流出而不是较快的流出携带。流出的总动力学光度以及光子光度为~ L_{Edd}，几乎与质量吸积率无关。
2014-11-06 astro-ph.HE
Relativistic magnetohydrodynamical simulations of the resonant corrugation of a fast shock front
在磁化冲击中产生的湍流及其随后与后者的相互作用是等离子体和高能天体物理学的一个关键问题。本文介绍了二维磁流体动力学模拟的快速冲击波与传入的上游扰动，描述为谐波熵或快磁声波，无论是在相对论和亚相对论制度。我们讨论了如何将扰动传输到下游湍流，我们比较了观测到的小振幅波的响应最近的线性计算。特别是，我们证明了存在的共振响应的振幅时，流出的下游快模式的群速度相匹配的冲击波的速度。我们还提出了模拟大振幅波探测非线性政权。
2018-01-08 astro-ph.HE
Global Structure of Three Distinct Accretion Flows and Outflows around Black Holes through Two-Dimensional Radiation-Magnetohydrodynamic Simulations
我们提出了详细的全球结构的黑洞吸积流和外流通过新执行的二维辐射磁流体动力学模拟。从一个穿有弱环向磁场的环出发，通过控制初始环的中心密度ρ_0，我们可以再现三种不同的吸积流模式。模型A的中心密度最高，产生了一个光学和几何厚度的超临界吸积盘。辐射力大大超过盘面上方的重力，从而驱动强烈的外流（或喷流）。由于温和的光束，在正面视图中，表观（各向同性）光子光度为~22L_E（其中L_E是爱丁顿光度）。如果我们增加流动密度，甚至更高的视光度是可行的。在具有中等密度的模型B中，吸积流的辐射冷却是如此有效，以至于在半径大于~7R_S（其中R_S是史瓦西半径）处形成标准型、冷的、几何上薄的盘，而在其他情况下，吸积流的辐射效率是低的。该模型中出现了磁压驱动的圆盘风。在模型C中，密度太低，流动不能具有辐射效率。因此，该流动变成辐射效率低的吸积流，其在几何上是厚的并且在光学上是薄的。磁压力与气体压力共同驱动圆盘表面的外流，而流通过射流而不是辐射释放能量。观测的影响进行了简要讨论。
2011-05-27 astro-ph.HE
Magnetohydrodynamic Simulations of Active Galactic Nucleus Disks and Jets
有一个广泛的共识，即吸积到超大质量黑洞和随之而来的喷流形成的动力观测到的活动星系核（AGN）的发射。然而，关于喷流如何在吸积流中形成，它们与黑洞自旋的可能关系，以及它们如何与周围介质相互作用，人们的共识较少。在理论上，人们也对标准吸积盘模型的不稳定性以及与观测约束的持续差异表示担忧。尽管标准的吸积盘模型在X射线双星中的应用似乎很成功，但它面临着越来越多的观测约束，这对它在活动星系核中的应用提出了挑战。由于这些流动的动力学性质以及流体力学、磁场、辐射传输和弯曲时空之间的复杂相互作用，对这些问题的理论探索越来越依赖于数值模拟。我们得出以下结论：广义相对论磁流体力学（MHD）模拟的出现极大地提高了我们对喷流产生及其对黑洞自旋依赖性的理解。模拟结果表明，吸积盘和喷流都对穿过吸积流的磁通量以及吸积流角动量与黑洞自旋之间可能存在的不重合很敏感。辐射MHD模拟提供了新的见解发光吸积流的稳定性和突出的辐射粘性，紫外线不透明度的原子，和螺旋密度波在AGN的潜在重要性。
2021-01-21 astro-ph.HE
Test particles in relativistic resistive magnetohydrodynamics
黑洞吸积程序（BHAC）最近得到了扩展，能够根据电阻性相对论磁流体力学模拟中的洛伦兹力演化带电测试粒子。我们应用这种方法来发展粒子的重连电流片，形成由于合并的两个磁通量管在二维闵可夫斯基时空。这是第一次在电阻相对论磁流体力学模拟带电测试粒子的演变分析。100.000电子的合奏的能量分布进行了分析，以及粒子的加速在等离子体团中形成的重连层。的Lundquist数，磁化强度，和等离子体- $β$粒子能量分布的影响进行了探讨的范围内的天体物理学相关参数。我们发现，在所有情况下，电子加速到非热能的薄电流片。我们发现两个独立的加速制度：指数增加的洛伦兹因子在岛合并的加速度线性依赖于电阻率和高变异性的非线性阶段。这些结果对于确定黑洞吸积盘和喷流的能量分布和加速位置，以及在大尺度磁流体力学模拟中获得辐射图具有重要意义。
2019-02-06 astro-ph.HE
General relativistic magnetohydrodynamic dynamo in thick accretion disks: fully nonlinear simulations
最近由事件视界望远镜（EHT）合作在毫米波长下对M87黑洞的成像引发了人们对广义相对论磁流体力学（GRMHD）体系中磁化等离子体吸积数值模型的新兴趣。在这里，非理想的模拟，包括电阻效应，最重要的是，平均场发电机行动由于子尺度，未解决的湍流，第一次应用到这样的系统中的完全非线性制度。结合差分旋转的磁盘，发电机过程是能够产生指数增长的任何初始种子磁场所需的值来解释的意见，当不稳定性趋于饱和，即使在没有人为的淬火效果。在达到最后的饱和阶段之前，我们观察到指数增长的二级区域，其中磁场由于吸积而增加得更慢，这修改了潜在的平衡。通过改变发电机系数，我们得到不同的增长率，虽然该领域似乎饱和在大致相同的水平，至少在这里探讨的参数的有限范围内，提供了大量的值的MAD参数磁化吸积。对于合理的中心质量密度值和常用的相对论热电子同步辐射的配方，我们的模型是能够自然地再现所观察到的通量的Sgr A*，EHT的下一个目标。
2019-11-05 astro-ph.HE
Generalized general-relativistic magnetohydrodynamic equations for plasmas of active galactic nuclei in the era of the Event Horizon Telescope
广义相对论磁流体动力学（Generalized General-Relativistic Magnetohydrodynamic，简称GRMHD）方程已被用于研究特定的相对论等离子体现象，如相对论磁重联或非理想磁流体效应对波传播的影响。然而，广义欧姆定律中的“Theta”项，它表示组成等离子体的两种流体之间的能量交换，尚未在这些方程中确定。本文从广义相对论欧姆定律本身出发，确定了“Theta”项。这提供了广义GRMHD方程的封闭性，产生相对论等离子体方程的封闭系统。根据该方程组，我们揭示了非理想磁流体现象的特征尺度，阐明了理想GRMHD方程的适用条件。利用事件视界望远镜的观测数据，对M87 ~* 等离子体中非理想MHD现象的特征尺度进行了估算。
2020-08-01 astro-ph.HE
Efficient Acceleration of Relativistic Magnetohydrodynamic Jets
活动星系核、星系微类星体和伽马射线暴中的相对论喷流被广泛认为是由黑洞吸积系统驱动的，尽管从坡印亭到粒子动能通量的转换机制仍然是开放的。最近详细的数值和分析研究的全球结构的稳定，轴对称磁流体动力学（MHD）流与特定的边界条件下，没有复制快速的能量转换所需的观测。为了找到更合适的边界条件，我们把重点放在沿极向磁场线内的外部边界的流动，没有处理跨场力平衡的细节。我们发现一些例子的极向场结构和相应的外部压力的轮廓，有效和快速的能量转换所需的观测，和快速加速需要快速降低的外部压力以上的吸积盘。我们还阐明了磁流体流动的快磁音速点与拉伐尔喷管音速点的区别。
2013-06-18 astro-ph.HE
Global Radiation-Magnetohydrodynamic Simulations of Black Hole Accretion Flow and Outflow: Unified Model of Three States
黑洞吸积系统具有多种不同的模式（或谱态），如低/硬态、高/软态等，由于相应的流的动力学性质不同，因此分别讨论了每种态的理论模型。在这里，我们提出了一个统一的模型，我们的新的，全球性的，二维辐射磁流体动力学模拟的基础上。通过控制密度归一化，我们可以第一次用一个数值代码再现吸积流和外流的三种不同模式。当密度很大时（模型A），会形成一个几何上很厚的、非常明亮的圆盘，其中会发生光子捕获。当密度适中时（模型B），吸积气体可以通过发射辐射有效地冷却，从而产生薄盘，即，软态磁盘当密度太低，辐射冷却变得不重要时（模型C），磁盘变得热，厚，暗淡;即，硬盘。在模型A、B和C中，磁盘内的磁能分别被放大到气体能量的约两倍、30%和20%。值得注意的是，盘流出的螺旋磁场，这是由辐射压力或磁压力驱动，是普遍存在的任何吸积模式。最后，我们的模拟是一致的现象学的α-粘度处方，即磁盘的粘度是成比例的压力。
2009-03-31 astro-ph.HE
General Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Accreting Tori: Resolution Study
本文通过二维广义相对论辐射磁流体动力学模拟，研究了非旋转恒星质量黑洞周围吸积盘在不同网格分辨率下的演化，确定了产生稳定湍流盘的合适分辨率，并分析了分辨率对吸积率、磁化、物理量通量及磁重联产生等离子体团的影响。
2024-03-24 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
Linking accretion flow and particle acceleration in jets. I. New relativistic magnetohydrodynamical jet solutions including gravity
我们提出了一个新的，近似的方法来模拟重力存在下的相对论性喷流的加速和准直。这种方法在整个计算域中是自相似的，其中重力效应可以忽略不计，并且在通量管内是自相似的。这些解决方案适用于从小区域（例如，靠近吸积盘的内缘）。正如早期的工作所暗示的，气流可以会聚到旋转轴上，潜在地产生准直激波。在这个方法的第一个版本中，我们通过与非相对论性流动类比，推导出引力对相对论性方程的贡献。这种方法捕获了流动等离子体的相对论动力学引力质量，但不是由于内部热能和磁能。一个更复杂的治疗，从基本的广义相对论磁流体动力学方程，目前正在开发。在这里，我们提出了一个初步的探索参数空间，描述的影响模型参数的流动解决方案和准直冲击的位置。这些结果提供了新的，半解析模型的相对论性射流，可以约束附近的条件，通过拟合射流中断看到越来越多的X射线双星的黑洞的基础。
2012-09-21 astro-ph.HE
Hall magnetohydrodynamics in a relativistically strong mean magnetic field
本文提出相对论性强平均磁场下的霍尔磁流体模型，证明其方程与非相对论霍尔约化磁流体动力学仅差几个常数，从而表明动力学阿尔芬湍流和离子回旋湍流性质在磁主导区中保持不变。
2023-10-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Synchrotron-Regulated Relativistic Magnetohydrodynamic Turbulence: Emission, Polarization, and Faraday Rotation
Princeton University（普林斯顿大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；University of Maryland（马里兰大学）；Stanford University（斯坦福大学）
该研究通过相对论磁流体动力学模拟结合同步辐射冷却，探究高能天体物理系统中湍流与辐射的关联，发现模拟结果与快速射电暴等天体观测定性相似，揭示湍流在高能天体源辐射及传播效应中的重要作用。
2026-08-18 astro-ph.HE
Large-scale dynamics of winds originated from black hole accretion flows: (II) Magnetohydrodynamics
来自黑洞吸积盘的风是理解超大质量黑洞和它的宿主星系之间共同演化的基本成分。从小尺度吸积盘模拟到大尺度或宇宙学模拟的动力学范围的巨大差异为追踪风运动学设置了障碍。在本系列的第一篇论文中，我们在流体动力学框架下研究了从吸积盘外缘到星系尺度的盘风动力学。本文采用一维磁流体动力学（MHD）模型，进一步引入磁场来理解风动力学，并设置热吸积流的边界条件。极向磁场的几何形状被规定为与旋转轴成角度$θ=45^\circ$的直线，并且强度满足无发散条件。风的解决方案是通过要求气体顺利通过慢速，Alfvén和快速磁声点来实现的。物理量被发现显示幂律依赖于圆柱半径$R$超过快磁声点，其中$ρ\propto R^{-2}, v_{\rm p}\propto {\rm const.}, v_{\rm ϕ}\propto R^{-1}, B_{\rm ϕ}\propto R^{-1},$和$ β\propto ρ^{γ-1}$。风的磁化强度在决定风的特性方面起主导作用。与流体动力学情况相比，在强磁化（$v_{\rm Ap0}>1$）下，风被加速到更大的终端速度，其中磁压梯度占主导地位，离心势转换为动能。还讨论了风的物理量与磁化强度、温度、磁力线角速度和绝热指数的关系。
2020-02-15 astro-ph.HE
Group velocity and causality in standard relativistic resistive magnetohydrodynamics
由标准相对论性电阻MHD方程导出的等离子体中电磁波的群速度是超光速的。如果我们假设群速度代表信号的传播速度，我们就不得不担心因果关系问题。也就是说，可以诱导一些因果现象，例如信息传输到绝对过去和熵的自发减少。在这里，我们试图找到的因果现象，使用标准的电阻RMHD数值模拟的因果现象的建议情况。计算结果表明，即使在这种情况下，也没有因果效应发生。关于信息传输速度极限的数值结果与波列传播的线性理论是一致的。我们的结果保证我们可以使用这些方程没有问题的因果现象。
2011-09-08 astro-ph.HE
Magnetohydrodynamic Simulations of Transonic Accretion Flows
Nicolaus Copernicus Astronomical Center of the Polish Academy of Sciences（波兰科学院尼古拉·哥白尼天文学中心）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；National Center for Supercomputing Applications, University of Illinois at Urbana-Champaign（美国国家超级计算应用中心（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校））；Academy of Athens（雅典学院）；Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences (ARIES)（阿亚巴塔观测科学研究所）；Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica（中央研究院天文及天文物理研究所）
研究通过磁流体动力学模拟揭示磁化亚声速吸积流中激波振荡产生准周期振荡（QPOs）的机制，表明QPO频率由激波位置决定。
2026-08-20 astro-ph.HE
A Magnetohydrodynamic Model of the M87 Jet I: Superluminal Knot Ejections from HST-1 as Trails of Quad Relativistic MHD Shocks
这是一系列论文中的第一篇，介绍了一种新的范式来理解M87中的喷流：一种准直的相对论性流，其中强磁场起着主导的动力学作用。在这里，我们集中在HST-1下游的流动-一个基本上是固定的耀斑功能，产生的超光速组件的痕迹。我们建议，这些组件是四相对论性磁流体动力学冲击前（前/反向快，慢模式）在一个狭窄的喷流与螺旋扭曲的磁结构。我们用简单的一维数值模拟来证明这种冲击的性质。类似成分尾迹的准周期喷射可能是在下游100 - 1，000 pc尺度上观察到的M87喷流子结构的原因。这种新的范式需要吸收一些新的概念到天体物理喷流社区，特别是慢/快模式波/冲击和电流驱动的螺旋扭结不稳定性的行为。然而，这些想法应用于大量其他喷气系统的前景可能使这一努力值得。
2010-08-20 astro-ph.HE
Long-term evolution of neutron-star merger remnants in general relativistic resistive-magnetohydrodynamics with a mean-field dynamo term
在完全广义相对论下，对由大质量中子星和由双中子星合并形成的环面组成的系统进行了长期中微子辐射连续磁流体动力学模拟。模拟是在轴对称结合一个平均场发电机项假设放大的磁场强度。我们首先通过比较黑洞-盘系统演化的结果与粘性流体力学的结果来标定平均场发电机参数。然后，我们进行模拟的系统的残余大质量中子星和环面。在粘性流体动力学的情况下，质量喷射主要发生在围绕着大质量中子星的环面上。在新的模拟中的总喷出物的质量和电子分数是类似的粘性流体动力学的情况下。然而，全球磁场引起的磁流体动力学效应可以显著提高喷出物的速度。
2021-09-17 astro-ph.HE
Non-resonant magnetohydrodynamics streaming instability near magnetized relativistic shocks
本文对相对论激波前体中的非共振流动不稳定性进行了线性研究和数值模拟。在冲击前restframe中，我们进行了线性分析，这种不稳定性在一个可能的配置超相对论冲击前兆。这考虑了具有垂直于冲击波阵面和大尺度磁场的波矢量的磁声波。我们的线性分析是在没有任何假设的冲击速度，因此是有效的所有速度制度。为了检验我们的计算，我们还进行了相对论MHD模拟，描述了上述磁声波通过冲击前兆的传播。数值计算证实了我们的线性分析，预测的增长率的不稳定性是最大的超相对论冲击，并表现出波数依赖$\propto k_x^{1/2}$。我们的数值模拟还描绘了饱和制度的不稳定性，我们表明，磁放大是温和的，但仍然显着（$δB/B\leq 10$）。后一个事实可以解释在相对论磁化冲击附近强湍流的存在。我们的数值方法也引入了一个方便的手段来处理等温（超）相对论MHD条件。
2013-05-03 astro-ph.HE
Polarization Signatures of Kink Instabilities in the Blazar Emission Region from Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations
在载流磁化等离子体射流中可能发生扭结不稳定性。最近对耀变体辐射和偏振特征的观测表明，耀变体辐射区可能具有相当大的磁化强度。虽然已经用第一原理磁流体动力学（MHD）模拟研究了扭结不稳定性，但尚未研究相应的随时间变化的辐射和偏振特征。在本文中，我们进行全面的偏振相关辐射模拟的基础上相对论MHD（RMHD）模拟的耀变体发射区的扭结不稳定性。我们发现，扭结不稳定性可能会导致强烈的耀斑与偏振角（PA）摆动或弱耀斑与偏振波动，这取决于初始的磁拓扑结构和磁化。这些发现与观察结果一致。与激波模型相比，扭结模型产生的极化特征与一般的极化观测结果更吻合。因此，我们认为扭结不稳定性可能广泛存在于喷流环境中，并提供了一种有效的方式来转换磁能，产生多波长耀斑和偏振变化。
2016-12-12 astro-ph.HE
Direct Solution of the Time-Dependent Covariant Radiative Transfer Equation and its Coupling to General Relativistic Magnetohydrodynamics with cuHARM
本文为GRMHD代码cuHARM新增全协变辐射输运与辐射反作用模块，在测地网格上直接求解辐射转移方程以解析非各向同性辐射场，并通过标准测试及黑洞辐射吸积应用验证其GPU加速能力。
2025-08-21 astro-ph.HE
The Role of the Equation of State in Resistive Relativistic Magnetohydrodynamics
我们已经研究了状态方程在电阻相对论磁流体力学中的作用，使用一个新开发的电阻相对论磁流体动力学代码。在一维和多维的数值试验进行了一些，以检查新的代码的鲁棒性和准确性。该代码通过了所有测试的情况下，涉及小和大的均匀电导率。介绍了与单组分理想相对论气体近似的物态方程。从选定的数值试验，使用不同的状态方程的结果进行了比较。主要结论是，状态方程的选择以及电导率的值可以导致相当大的动力学差异的模拟涉及冲击，不稳定性，和磁重联。
2013-01-25 astro-ph.HE gr-qc
Magnetohydrodynamic stability of stochastically driven accretion flows
本文研究了旋转剪切流中随机噪声作用下磁流体动力学扰动的演化。重点研究了随着径向坐标的增大，角速度减小，比角动量增大的流动。然而，这种流动是瑞利稳定的，但必须是湍流，以解释天体物理观测数据，因此，揭示了线性理论和观测/实验之间的不匹配。至少在某些情况下，在弱磁场的存在下，这种不匹配似乎已经得到了解决，从而揭示了磁旋转的不稳定性。本工作探讨了随机噪声对磁流体力学流动的影响，以解决上述失配一般的热流。研究发现，这种随机驱动的流动具有很大的时间和空间自相关和扰动互相关性，从而产生很大的扰动能量耗散，从而产生不稳定性。
2014-12-02 astro-ph.HE physics.flu-dyn
Steady General Relativistic Magnetohydrodynamic Inflow/Outflow Solution along Large-Scale Magnetic Fields that Thread a Rotating Black Hole
根据黑洞引力与磁离心力沿磁力线竞争的结果，沿磁场穿过黑洞的广义相对论磁流体力学（GRMHD）流可分为流入流和流出流两部分。在这里，我们提出了第一个自洽的，半解析解冷，坡印廷通量为主（PFD）GRMHD流，通过所有四个关键（内，外，阿尔芬和快速磁声）点沿抛物线流线。通过假设每个通量管的能通量的主要（电磁）分量在流入和流出分离的表面处守恒，解的流出部分可以被流入部分约束。半分析方法可以为旋转黑洞周围的GRMHD模拟提供基准和补充解，假定黑洞自旋、全局流线和磁化（即，在流入/流出分离处的质量负载）。作为参考，我们证明了一个自洽的结果与工作的McKinney在定量水平。
2015-04-18 astro-ph.HE
General Relativistic Radiation Magnetohydrodynamics Simulations of Precessing Tilted Super-Eddington Disks
本文通过三维广义相对论辐射磁流体力学模拟倾斜超爱丁顿吸积盘，揭示盘进动导致气体喷出方向和辐射光度准周期变化，其时标与超亮X射线源中观测到的低频准周期振荡频率一致。
2024-10-01 astro-ph.HE
Diffusive Acceleration of Particles at Oblique, Relativistic, Magnetohydrodynamic Shocks
相对论性激波的扩散激波加速（DSA）是活动星系核中河外喷流和伽马射线暴等多种天体的重要加速机制。这些源仍然是产生超高能宇宙射线的良好候选地点。在本文中，DSA在相对论冲击密切相关的相对论电子和离子的生产的关键预测概述。识别这些特征的技术是对试验粒子、相对论、斜向磁流体动力学（MHD）激波中的这种扩散加速度进行蒙特卡罗模拟。使用一个紧凑的处方MHD湍流中的电荷扩散，这种方法产生的粒子角和动量分布在任何位置的上游或下游的冲击。模拟输出的小角度和大角度散射的情况下，和各种冲击的超光速制度时，霍夫曼-泰勒框架不存在。分布函数幂律指数与其他技术的结果相比毫不逊色。发现它们敏感地依赖于激波中的平均磁场方向，以及在激波环境中沿场传播的MHD湍流的性质。一个有趣的制度的平谱生成的解决，我们提供的证据是由于冲击漂移加速，一种现象，在日光层冲击研究。这些理论结果对耀变体科学的影响进行了概述。具体而言，费米-LAT伽马射线观测这些相对论性喷流源提供了重要的相对论冲击，即场的湍流度，散射的频率和场的湍流水平的环境量的重要约束。
2011-10-27 astro-ph.HE
General relativistic magnetohydrodynamic simulations of accretion onto exotic compact objects
本文综述了奇异致密天体吸积的广义相对论磁流体动力学模拟研究，涵盖非Kerr黑洞和无事件视界致密天体等多种对象，并展望了该领域的未来研究方向。
2024-09-04 astro-ph.HE gr-qc
Magnetic reconnection with a 0.1 rate: Effective resistivity in general relativistic magnetohydrodynamics
Canadian Institute for Theoretical Astrophysics（加拿大理论天体物理研究所）；Department of Physics, University of Toronto（多伦多大学物理系）；David A. Dunlap Department of Astronomy & Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学大卫·邓拉普天文与天体物理系）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；Department of Astronomy, Columbia University（哥伦比亚大学天文学系）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（平顿研究所计算天体物理学中心）；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；Princeton Center for Theoretical Science and Department of Astrophysical Sciences, Princeton University（普林斯顿大学理论科学中心和天体物理科学系）；Anton Pannekoek Institute（安东·潘内克研究所）
该研究通过引入有效电阻率模型，展示了相对论磁流体动力学在模拟磁重联速率方面的能力，特别是在中子星和黑洞磁osphere中的应用。
2026-01-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Exact nonlinear solutions for three-dimensional Alfvén-wave packets in relativistic magnetohydrodynamics
当局部流体静止坐标系（$b$）中的总磁场强度为常数时，大振幅、非平面Alfvén波（AW）包是相对论MHD方程的非线性精确解.我们推导了脉动速度分量与磁场分量之间的解析表达式。我们还表明，这些常数- $b$ AWs在相对论Alfvén速度下无畸变地传播，并且永远不会变陡成激波。这些发现和观测到的丰富的大振幅，恒定的$b$ AWs在太阳风表明，这种波可能存在于相对论外流周围紧凑的天体物理对象。
2021-06-01 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Generalized Magnetofluid Connections in Relativistic Magnetohydrodynamics
将磁连接的概念推广到非理想相对论磁流体等离子体。采用相对论性磁流体动力学的一般方程组，包括热惯性，热电动势，霍尔和电流惯性效应，我们推导出一个新的协变连接方程显示广义磁流体连接的存在，保持在无耗散等离子体动力学。这些连接与统一电磁场和流场的一般反对称张量密切相关，允许将磁连接概念扩展到更广泛的概念。
2015-02-26 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Gravito-magnetic instabilities of Relativistic Magnetohydrodynamics
本文在相对论磁流体力学（MHD）的两种背景下研究了具有定向磁场的静态均匀介质的重磁不稳定性：第一种是具有后牛顿（PN）修正的MHD，第二种是具有弱引力的特殊相对论（SR）MHD。在PN MHD中的分析是在不考虑时间规范条件的情况下进行的，因此结果是规范不变的。对内能、压强、声速和Alfvén速度的PN修正降低了临界（Jeans）波长。{All相对论效应倾向于使系统不稳定。虽然弱引力下的SR MHD是在调和规范下给出的，但在引力存在时，稳定性分析严格符合牛顿阶。在没有重力的情况下，SR MHD与规范条件无关。我们提出了在这两种情况下的平面波速度和稳定性准则。
2020-10-04 astro-ph.HE gr-qc
One-fluid relativistic magnetohydrodynamics equations for a two-fluid plasma with the Landau-Lifshitz radiation reaction force
在考虑辐射反作用力的情况下，基于相对论二流体等离子体，导出了一组考虑Landau-Lifshitz辐射反作用力的单流体相对论磁流体动力学方程.这些方程可用于等离子体运动的时空尺度足够大的情况。
2018-10-23 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
Gmunu: Paralleled, grid-adaptive, general-relativistic magnetohydrodynamics in curvilinear geometries in dynamical spacetimes
我们提出了一个更新的广义相对论多重网格数值（Gmunu）代码，一个并行化的，多维曲线，广义相对论磁流体动力学代码与一个有效的非线性细胞为中心的多重网格（CCMG）椭圆形求解器，这是完全耦合与一个有效的基于块的自适应网格细化模块。目前，Gmunu能够用多重网格方法在共形平坦条件（CFC）近似下求解椭圆度规方程，并通过高分辨率激波捕获有限体积方法求解理想广义相对论磁流体动力学方程，参考度规公式在Carnival，圆柱或球形几何中多维化。为了保证在演化过程中不出现磁单极子，我们发展了一种利用多重网格求解器的椭圆发散清理方法。在本文中，我们提出的方法，完整的演化方程和实现细节，我们的代码Gmunu和它的属性和性能在一些基准和具有挑战性的相对论磁流体力学问题。
2021-09-10 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Rarefaction wave in relativistic steady magnetohydrodynamic flows
我们构建和分析的相对论稳态磁流体动力学（MHD）稀疏时引起的平面对称流（一个可缩放的笛卡尔坐标）传播下的外部压力分布的急剧下降的模型。使用自相似的方法，我们推导出一个系统的常微分方程描述的流动动力学。在一个初始均匀流的特定限制，我们也提供了分析结果和准确的标度律。我们认为，作为一个推广以前的牛顿和流体动力学的解决方案已经在文献中的限制。该模型包括磁场和体积流速度的所有组件，其作用进行了探索与参数研究。
2014-07-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Exact formulations of relativistic electrodynamics and magnetohydrodynamics with helically coupled scalar field
针对含螺旋耦合标量场的流体、标量场与电磁场三组分系统，推导协变、ADM及完全非线性精确微扰三种表述，并给出宇宙学背景下的弱引力极限。
2023-04-21 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Three-Dimensional Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Current-Driven Instability. III. Rotating Relativistic Jets
通过三维相对论磁流体动力学模拟研究了射流旋转和差动运动对无力螺旋磁平衡的电流驱动（CD）扭结不稳定性的线性和非线性发展的影响。在这项研究中，我们遵循的时间发展周期性的计算框内。初始螺旋磁场的位移导致CD扭结不稳定性的增长。我们发现，与线性稳定性理论一致，不稳定性的发展依赖于极向磁场的横向分布。如果极向场从轴向外显著减小，则初始小扰动强烈地增长，并且如果多个波长被激发，则非线性相互作用最终破坏初始圆柱形配置。当极向场的轮廓较浅时，不稳定性发展缓慢并最终饱和。我们简要地讨论了我们的研究结果的影响坡印廷占主导地位的飞机。
2012-07-20 astro-ph.HE gr-qc
Radiation Magnetohydrodynamic Simulations of Sub-Eddington accretion Flows in AGN: Origin of Soft X-ray Excess and Rapid Time Variabilities
本文研究了当赛弗特星系的光度超过爱丁顿光度（$L_{\mathrm{Edd}}$）的0.1%时，观测到的软X射线过剩分量的来源。利用辐射磁流体动力学程序CANS+R模拟了辐射无效吸积流中稠密团的演化过程。当$10^7M_{\odot}$黑洞的吸积率超过爱丁顿吸积率（$\dot M_{\rm Edd}=L_{\rm Edd}/c^2$，其中$c$是光速）的10%时，由于辐射冷却，致密的斑点垂直收缩，并形成汤姆逊厚，相对较冷的（$\sim10^{7-8}$ K）区域。冷区与黑洞附近的光学薄热（$T\sim10^{11}~\mathrm{K}$）RIAF共存。冷盘负责软X射线发射，而硬X射线是从热的内部吸积流发射。软X射线发射区与黑洞附近的光学薄、热（$T \sim 10^{11}~\mathrm{K}$）、辐射效率低的吸积流（RIAF）共存。这种冷热吸积流的混合结构与从“外观变化”的活动星系核（CLAGN）观测到的硬和软X射线发射是一致的。此外，我们还发现在软X射线发射区存在准周期振荡。这些振荡可能是CLAGN中观察到的快速X射线时间变化的起源。
2020-09-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Exact solution of the relativistic magnetohydrodynamic equations in the background of a plane gravitational wave with combined polarization
在任意极化的平面引力波度规（PGW）背景下，得到了各向异性磁激活等离子体自洽相对论磁流体动力学方程的精确解.结果表明，在引力波振幅的线性近似下，只有PGW的$\mathbf{e_+}$极化与磁激活等离子体相互作用。
2011-01-09 astro-ph.HE gr-qc math-ph
Dark magnetohydrodynamics: Black hole accretion in superradiant dark photon clouds
本研究将广义相对论磁流体动力学方程扩展至暗光子成分，通过全数值相对论求解耦合系统，首次探讨了超辐射暗光子云与黑洞吸积流的相互作用，发现耦合强度会增强风发射并引发盘内振荡模式。
2024-06-05 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
An HLLC Riemann Solver for Resistive Relativistic Magnetohydrodynamics
提出了一种新的近似黎曼解的电阻相对论磁流体动力学（RRMHD），属于家庭的Harten-Lax-van Leer接触波（HLLC）求解器的增广系统的方程。在HLLC求解器中，解近似为两个恒定状态，两侧是由接触波分离的两个冲击。新的近似求解器的精度校准通过一维和二维测试问题。
2018-05-30 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
General-relativistic resistive-magnetohydrodynamics simulations of self-consistent magnetized rotating neutron stars
University of New Hampshire（新罕布什尔大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；National Center for Supercomputing Applications, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校超级计算应用国家中心）；Academy of Athens（雅典科学院）；Universitat de Valéncia（瓦伦西亚大学）；Niels Bohr International Academy, Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；University of the Ryukyus（冲绳大学）
研究电阻对中子星动态演化及准平衡态的影响，揭示电阻对磁流体不稳定性发展和引力波幅度的抑制作用。
2025-02-20 astro-ph.HE gr-qc
Dynamic alignment and plasmoid formation in relativistic magnetohydrodynamic turbulence
我们提出了高分辨率的二维和三维模拟磁化衰减湍流的相对论电阻磁流体力学。模拟结果表明，动态形成的大规模间歇性长寿命的电流片被破坏的撕裂不稳定性成等离子体链。这些电流片是增强的磁场耗散和等离子体加热的位置。我们发现磁场能量谱$\propto k^{-3/2}$，连同强烈明显的动态排列的Elsasser场和速度和磁场，强导场湍流，而我们检索谱$\propto k^{-5/3}$的情况下，弱导场。
2021-11-16 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Modification of magnetohydrodynamic waves by the relativistic Hall effect
通过推导相对论霍尔磁流体动力学（HMHD）的线性色散关系，研究表明相对论霍尔效应显著改变了波的传播特性。而在非相对论HMHD中，快磁声波的相速度和群速度随着霍尔效应的增大而变得各向异性，相对论霍尔效应给各向异性带来了上界。具有强霍尔效应的Alfveén波群速度也变得比非相对论情况下的各向异性小。此外，阿尔文和快波的群速度表面在与周围磁场接近垂直的方向上合并成一个单一的表面。同样值得注意的是，相对论HMHD的特征标度长度取决于离子温度、磁场强度和密度，而非相对论HMHD标度长度，即，离子趋肤深度仅取决于密度。修正后的特征标度长度随着离子温度的增加而增加，随着磁场强度的增加而减小。
2017-07-12 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Resistive relativistic magnetohydrodynamics without Amperes Law
Institute for Theoretical Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学理论物理研究所）；Dutch Institute for Emergent Phenomena（荷兰涌现现象研究所）；Institute for Advanced Study, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学高等研究院）；Niels Bohr International Academy, The Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所尼尔斯·玻尔国际学院）；Anton Pannekoek Institute（安东·范内纽克研究所）
本文提出基于高阶形式对称性的电阻相对论磁流体力学描述，利用广义对偶法拉第张量在不使用安培定律的情况下进行模拟，从而避免高电导率极限下的刚性问题，并通过二阶修正保证因果性。
2025-09-09 astro-ph.HE hep-ph hep-th
The physics of non-ideal general relativistic magnetohydrodynamics
我们考虑一个框架，非理想磁流体力学在广义相对论，特别注意所涉及的物理。讨论突出了微观物理（与给定的状态方程）和全球动态（从数值模拟的角度来看）之间的联系，并包括一个仔细考虑的假设，导致理想和电阻磁流体力学。我们特别注意的问题，当地的电荷中性，这往往是假设，但似乎是更多的参与比一般理解。虽然我们没有解决所有涉及的问题，但我们强调了一些假设和简化可以通过模拟进行测试。最终的公式在逻辑和物理上都是一致的，为新一代相关天体物理情景模型奠定了基础。
2021-08-19 astro-ph.HE gr-qc
