Numerical simulations of AGN wind feedback on black hole accretion: probing down to scales within the sphere of influence
有几个过程可能限制超大质量黑洞(SMBH)的吸积速率。通常考虑的两个过程(例如,次网格处方)是邦迪-霍伊尔-利特尔顿吸积和爱丁顿限制。第三个是活动星系核风反馈。长期以来,人们一直认为,这样的风反馈调节最终SMBH质量,然而,最近已经表明,活动星系核风也可以调节平均吸积率在一个符合高红移活动星系核的观测水平。在本文中,我们研究风反馈的吸积率的影响,使用二维,高分辨率的流体动力学模拟,将自洽风注入计划,并解决SMBH球的影响。两种不同的情况下进行了探索和比较:一个在初始气体密度是均匀的,和一个在其中它有一个等温的球体轮廓。我们还比较了有和没有冷却的模拟。我们的主要发现是,对于合理的参数,活动星系核反馈总是限制吸积率远低于邦迪-霍伊尔-利特尔顿限制。对于典型的风参数和一个统一的ISM密度的顺序$1 {cm}^{-3}$,吸积率被发现是几个数量级小于在大样本的高红移活动星系核推断。另一方面,吸积率获得的初始等温密度分布被发现是一致的观察,特别是当冷却。此外,它大致与$σ^{5}$的速度分散的隆起,符合$M-σ$关系。
2018-11-06 astro-ph.GA astro-ph.HE
Exploring accretion disc physics and black hole growth with regular monitoring of ultrafast AGN winds
15年的XMM-牛顿观测已经确定,超快,高度电离的风在无线电安静的AGN中很常见。一个简单的爱丁顿极限吸积理论正确地预测了这种风的典型速度(~0.1c)和高电离,观察到的流动能量能够喷射恒星形成气体。随着最近对原型UFO PG 1211 +143的扩展XMM-牛顿观测,揭示了更复杂的流动模式,我们建议在未来十年内进行有针对性的观测,为探测内部吸积盘结构和SMBH增长提供独特的潜力。
2017-01-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Thermal instability of thin accretion disks in the presence of wind and toroidal magnetic field
研究了薄吸积盘的局域热稳定性。我们提出了一个完整的稳定性分析中存在的磁场,更重要的是风。对于风,我们使用适合于充分描述几种风的一般模型。首先,我们明确表明,磁场,风的类型无关,有一个稳定的效果。在没有风的情况下也是如此。在这种情况下,我们确认其他作品已经在文献中。然而,我们的主要目标是调查当地的磁盘在风的存在下的热稳定性。在这种情况下,有趣的是,圆盘的响应与风的类型直接相关。换句话说,在某些情况下,风可以稳定磁盘。另一方面,在某些情况下,它可能会破坏磁盘的稳定性。我们发现,在一些薄磁盘模型的磁压力不能解释磁盘的稳定性,包括一个典型的贡献磁压力,风可以提供一个可行的解释的热稳定性。
2019-11-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
A global view of the inner accretion and ejection flow around super massive black holes: radiation driven accretion disk winds in a physical context
了解超大质量黑洞(SMBH)吸积和抛射的物理和几何性质,对于了解活动星系核(AGN)的演化以及宇宙大尺度结构的演化具有重要意义。我们的目的是提供一个简单的,连贯的,和全球性的看法,在AGN的亚秒差距的吸积和喷射流与不同的爱丁顿比,$\dot{m}$,和黑洞质量,$M_{BH}$。我们利用理论的见解,数值模拟的结果,以及紫外和X射线观测,包括不同的吸积和喷射模式,特别强调的作用,辐射驱动强大的吸积盘风从中央SMBH的内部区域的AGN的内部区域。我们提出了五个$\dot{m}$制度的内部吸积和喷射流周围SMBH的物理预计会发生变化,并对应于静态和非活动星系观测;低光度AGN(LLAGN);塞弗特和迷你宽吸收线类星体(迷你BAL类星体);窄线塞弗特1星系(NLS 1)和宽吸收线类星体(BAL类星体);和超爱丁顿源。我们包括在这种情况下,辐射驱动的磁盘风,这是强的高$\dot{m}$,大$M_{BH}$制度,并可能存在,但可能在中等$\dot{m}$,小$M_{BH}$制度弱。活动星系核中的吸积/喷射流的多样性可以很好地解释为仅仅改变两个基本性质:爱丁顿比$\dot{m}$和黑洞质量$M_{BH}$,以及包含吸积盘风,这些风可以自然地由发光的吸积盘发射的辐射发射。
2019-11-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Qwind3: UV line-driven accretion disc wind models for AGN feedback
活动星系核(AGN)中的紫外(UV)亮吸积盘应该引起线驱动,产生强大的风,这可能在AGN反馈以及产生宽线区等结构中起重要作用。然而,耦合辐射流体动力学代码是复杂和昂贵的,所以我们计算风,而不是使用非流体动力学的方法(Qwind框架)。原始的Qwind模型假设风中的初始条件,并且只有简单的辐射传输。在这里,我们提出了一个改进的版本,推导出风的初始条件,并已显着改善射线跟踪计算风吸收自一致的紫外线辐射的扩展性质。我们还校正了相对论效应的辐射通量,并评估了这对风速的影响。这些变化意味着模型更加物理化,因此其预测更加稳健。我们发现,即使考虑相对论效应,风可以定期达到速度$\simeq$(0.1-0.5)$c$,并进行质量损失率可以高达30%的吸积质量的黑洞质量的$10^{7-9}$ $\mathrm{M}_\odot$,和50%的爱丁顿率的质量吸积率。总的来说,风的功率与黑洞的质量吸积率成幂律关系,这与目前包含活动星系核反馈的宇宙学模拟中普遍假设的较弱的尺度关系不同。更新后的代码Qwind 3在GitHub上公开提供
2021-11-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
Subsonic Wind Accretion
亚音速风吸积率(吸积点牛顿质量移动通过均匀的气体)被证明是独立的风速和等于球邦迪率-绝热指数等于5/3。一个(非常精确的)数值计算的吸积流,证实了这一结果,也提出。
2021-12-18 astro-ph.HE
A new relativistic component of the accretion disk wind in PDS 456
过去对附近发光类星体PDS 456(在$z=0.184$)的X射线观测显示了广角吸积盘风(Nardini et al. 2015),流出速度为$\sim-0.25c$。在这里,我们通过NuSTAR和XMM-Newton的硬X射线观测揭示了风的一个新的相对论分量,这是在2017年3月类星体处于低通量状态时获得的。除了$-0.25c$风区外,还在铁K波段检测到这种非常快的风分量,其外流速度为$-0.46\pm0.02c$。相对论分量可能来自最内层的盘风,从接近黑洞的半径为$\sim10$引力半径处发射。在可能持续50千公里的遮蔽事件期间,快风的不透明度也会增加。我们认为非常快的风可能只在PDS 456的最低X射线通量状态下才明显,随着光度的增加变得过度电离。总的来说,总的风力发电量甚至可能接近爱丁顿值。
2018-01-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Line-force driven wind from a thin disk in tidal disruption event
本文利用PLUTO二维流体动力学模拟表明,TDEs中10^6倍太阳质量黑洞周围的薄亚爱丁顿吸积盘在光度超过20%爱丁顿光度时可产生线力驱动强风。
2025-10-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
On the wind production from hot accretion flows with different accretion rates
我们进行二维模拟,研究风的强度如何随着吸积率的变化。我们考虑了韧致辐射、同步辐射和康普顿化。我们发现,当吸积率较低时,辐射冷却并不重要,吸积流是热吸积流。对于热的吸积流,风是很强的。风的质量通量可以是质量流入速率的$\sim 50\%$。当吸积率增加到一个值,在该值下,辐射冷却率大致等于或略大于粘性加热率,冷团可以在赤道面周围形成。在这种情况下,气体压力梯度力很小,风很弱。我们的结果对亚网格模型的活动星系核反馈研究有一定的参考价值。
2017-11-07 astro-ph.HE
The Accretion Wind Model of the Fermi Bubbles (II): Radiation
在以前的工作中,我们已经表明,费米泡的形成可能是由于从Sgr A* 中的热吸积流发射的风与星际介质(ISM)之间的相互作用。在这项工作中,我们只关注形态学。在本文中,我们继续我们的研究,计算γ射线辐射。一些宇宙射线质子(CRp)和电子必须包含在风中,这可能是由物理过程形成的,如磁重联。我们进行了MHD模拟研究CRp的空间分布,考虑对流和扩散的CRp在磁场的存在。我们发现,一个渗透区形成的风和ISM之间的接触不连续的外部,在那里的CRp和热核之间的碰撞主要发生。碰撞中产生的中性π介子的衰变以及碰撞中产生的次级轻子和初级CR电子对背景软光子的逆康普顿散射可以很好地解释观测到的γ射线谱能量分布。还解释了沿纬度方向均匀的表面亮度和气泡的边界宽度等其它特征。这种吸积风模型的优点是所采用的风的性质来自于对吸积流的详细的小尺度MHD数值模拟,质量吸积率的取值有独立的观测依据。模型的成功表明,我们可以认真考虑在其他环境中观察到的空洞和气泡(如星系团)可能是由风而不是喷流形成的可能性。
2015-08-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Stellar-wind Fueled Accretion onto Sagittarius A* in the Presence of a Nuclear Star Cluster
Northwestern University(西北大学);Institute for Advanced Study(高等研究院);Canadian Institute for Theoretical Astrophysics(加拿大理论天体物理研究所);University of Maryland(马里兰大学)
研究探讨了核星团对恒星风吸积Sgr A*的影响,发现引力势能影响可忽略,验证了现有模拟结果。
2026-01-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
The role of failed accretion disk winds in active galactic nuclei
观测和理论证据都指出,活动星系核(AGN)的基本成分是源自吸积盘的外流。这些外流可具有一个以上的分量,例如无约束超音速风和失效风(FW)。后者是对辐射驱动的盘外流的模拟的预测,该模拟表明,前者伴随着内部故障组件,在该组件中,流努力逃离超大质量黑洞的强引力。这一FW分量为解释活动星系核的各种唯象分量提供了一个物理框架。在这里,我们简要地讨论其中的几个:宽线区,X射线遮光剂,和X射线日冕。
2020-02-19 astro-ph.GA astro-ph.HE
Wind from the Hot Accretion Flow and Super-Eddington Accretion Flow
本文综述了热吸积流和超爱丁顿吸积流中风的理论与观测进展,指出风在活动星系核反馈中比喷流起更关键作用。
2024-08-29 astro-ph.HE
Thermally Driven Winds from Radiatively Inefficient Accretion Flows
辐射无效吸积流是低光度吸积流的共同特征,包括静止状态的X射线双星和低光度活动星系核。热驱动风预计从这样的热吸积流。通过假设气流在径向上具有自相似结构,我们同时求解了风和吸积流的垂直结构,并计算了风引起的质量损失率。我们发现,流出率的吸积率的比率是近似统一的粘度参数,α lesssim 0.1,尽管在角动量和温度分布的一些不确定性。也就是说,RIAF中的吸积速率大致与半径成正比。此外,我们阐明了风冷却对底部吸积流的影响,发现这种影响可能是重要的计算RIAF的能谱。观测的影响进行了简要讨论的背景下,Sgr A*。
2009-06-19 astro-ph.HE
Accretion disc atmospheres and winds in low-mass X-ray binaries
在过去的十年中,X射线光谱学使得大量的发现光电离吸收的X射线双星。对这种吸积盘、大气和风的研究对于理解吸积过程和可能的环境反馈机制具有根本的重要性。本文综述了低质量X射线双星中吸积盘大气和风的观测和理论研究现状,重点讨论了风的发射机制和对吸积状态的依赖性。最后,我们谈谈值得特别注意的问题。
2015-10-13 astro-ph.HE
The Physics of Accretion Discs, Winds And Jets in Tidal Disruption Events
吸积到黑洞上是将气体质能转化为辐射、风和喷流等能量输出的有效机制。潮汐破裂事件,其中恒星被潮汐撕裂,然后吸积到超大质量黑洞,提供了独特的机会,研究吸积物理学,以及风和喷流发射物理在不同的吸积制度。在这篇综述中,我们系统地描述和讨论了模型,已开发的研究吸积流和射流在潮汐中断事件。这些物理学的良好知识不仅需要了解所观察到的事件的排放,但也是至关重要的探测黑洞周围的广义相对论时空和超大质量黑洞的人口通过潮汐扰动事件。
2021-01-13 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Accretion Disc Wind Variability in the States of the Microquasar GRS 1915+105
继续我们的作用和在微类星体GRS 1915+105的吸积盘风的演变的研究,我们提出了高分辨率的光谱变化分析的β和γ状态的钱德拉高能透射光栅光谱仪。通过跟踪吸积盘风的吸收线的变化,我们发现了新的证据,表明辐射在一系列时间尺度上将内外吸积盘联系起来。随着中心X射线通量在高亮度伽马状态期间的上升,我们观察到风的渐进过度电离。在β状态下,我们认为,在内盘的变化,导致喷射的瞬态“婴儿喷流”也淬火高度电离风从外盘。我们的分析揭示了内部吸积盘的状态,结构和X射线光度如何共同驱动高度电离的吸积盘风的形成和变化。
2011-12-05 astro-ph.HE
Stellar wind accretion and accretion disk formation: applications to neutron star high mass X-ray binaries
最近的X射线观测揭示了高质量X射线双星的复杂性和多样性。这种多样性挑战了对致密物体吸积过程的经典理解。在这项研究中,我们加强了传统的概念,风馈吸积到中子星的性质考虑的几何效应的辐射加速风,并重新评估输送角动量通过使用一个简单的风模型。我们的结果表明,即使在由星风供给的OB型HMXB中,如果双星分离足够紧密和/或星风缓慢,由于星风的不均匀性,大量的角动量也可以被输送形成吸积盘.我们将我们的模型应用到实际的系统,如LMC X-4和OAO 1657-415,并讨论在这些系统中形成盘的可能性。
2019-03-07 astro-ph.HE astro-ph.SR
Accretion of Chaplygin gas upon black holes: Formation of faster outflowing winds
本文研究了修正的Chaubergin气体在不同类型的黑洞上的吸积。修正的Chaobergin气体是暗物质和暗能量组合模型的最佳候选者之一。此外,从场论的观点来看,修正的Chaubergin气体模型等价于具有自相互作用势的标量场。我们制定的方程有关的球形吸积和盘吸积,和各自的风。相应的数值解的流动,特别是速度,并进行了分析。我们发现,修改后的Chaubergin气体的吸积风系统显着改变风的解决方案,产生更快的风,在物理参数的变化,而吸积解决方案定性保持不受影响。这意味着改性后的Chaubergin气体更容易产生外流,这是暗能量进入系统的自然结果。
2011-01-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The Effects of Magnetic Field Strength on Properties of Wind Generated from Hot Accretion Flow
观测表明,风可以在热吸积流中产生。通过数值模拟,Yuan等人研究了弱磁化吸积流产生的风的详细性质。然而,由强磁化热吸积流产生的风的性质还没有被研究。本文研究了弱磁化吸积流和强磁化吸积流产生的风的性质。我们重点讨论了磁场强度如何影响风的特性。本文求解了大尺度磁场作用下黑洞吸积的时间定常二维磁流体动力学方程。我们假设在径向方向上的自相似性。假设磁场与赤道面均匀对称。我们发现,风存在于弱磁化和强磁化吸积流。当磁场较弱(磁压比气压小2个数量级以上)时,风是由气压梯度和离心力驱动的。当磁场较强(磁压略小于气压)时,风是由气压梯度和磁压梯度力驱动的。强磁化情况下的风功率仅略大于弱磁化情况下的风功率。风的功率位于范围$ P_W \sim 10^{-4}-10^{-3} \dot M_{\rm in} c^2 $内,其中$ \dot M_{\rm in} $和$ c $分别是质量流入率和光速。简要讨论了风在活动星系核反馈中可能的作用。
2018-05-09 astro-ph.HE
Retrograde wind accretion -- an alternative mechanism for long spin-period of SFXTs
INTEGRAL发现了一类新的高质量X射线双星--超巨星快X射线瞬变星,它们与OB超巨星有关,具有长的自旋周期。观测证据表明,一些吸积中子星在HMXB显示吸积逆转。有人认为,反向扭矩可能导致非常缓慢的旋转器。根据风吸积过程中的三个特征半径,我们提出了一种反吸积方案,并将吸积阶段分为三个区域,以解释SFXTs长自旋周期的形成。某些SFXT系统的吸积状态可以由它们的自旋和轨道周期来确定。
2012-10-23 astro-ph.HE
A Wind-Disk Self-Irradiation Model For Supercritical Accretion
来自主动吸积X射线双星的光辐射主要是由外盘上的X射线再处理决定的。在超临界吸积的状态下,强辐射将驱动一个光学厚度接近球形的巨大风,并将遮蔽中心硬X射线照射外盘。相反,来自风的热辐射将作为新的辐射源。在这里,我们构建了一个自辐射模型,其中内盘(在风光球层内)完全被风阻挡,中间部分(在风光球层和散射层之间)由风直接加热,外盘(在风散射层之外)由离开散射层的光子加热。该模型能够很好地拟合超临界吸积候选源NGC 247 X-1的紫外/光学自相关辐射,而标准辐照模型不能给出自洽的结果。最佳拟合参数表明,该源包含一个恒星质量的黑洞,其吸积率约为临界值的100倍。值得注意的是,紫外线/光学拟合预测风光球,这是很好的一致性与X射线测量,虽然它是一个外推超过3个数量级的波长。这意味着,超临界吸积动力大规模的风和紫外/光学数据是有用的,在约束风的结构。
2019-09-17 astro-ph.HE
Effects of anisotropic thermal conduction on wind properties in hot accretion flow
以前的工作已经清楚地表明了来自黑洞热吸积流的风的存在,并研究了它们的详细性质。在极低吸积率系统中,电子的碰撞平均自由程与系统的长度尺度相比是大的,因此热传导在动力学上是重要的。当存在磁场时,热传导是各向异性的,并且能量传输沿着磁场线。本文通过二维磁流体动力学模拟研究了各向异性热传导对热吸积流中风产生的影响。我们发现,热传导只有温和的风的质量通量的影响。但当考虑热传导时,由于风速的增加,风的能量通量可以增加$\sim 10$倍。风速的增加是因为当包括热传导时驱动力(例如气压梯度力和离心力)的增加。这一结果表明,热传导起着重要的作用,在确定风的性质。
2016-03-24 astro-ph.HE
Accretion of supersonic magnetized winds onto black holes
我们提出了磁化超音速风吸积到一个旋转的黑洞在三维空间。我们选择代表性的自旋风的方向,以说明其对激波锥的演变和形态的影响。与纯粹的流体动力学情形不同,磁化情形中最重要的发现是形成了稀薄的斑点,其中磁场压力超过气体压力。在这些稀疏的斑点中,我们发现激波锥内涡流的形成。
2023-01-11 astro-ph.HE
The structure of thin accretion discs around magnetised stars
目的:我们确定一个轴对称的薄吸积盘与内部发电机周围的磁化恒星的稳态。研究方法:从磁流体动力学的垂直积分方程出发,导出了一个围绕大质量磁偶极子的薄吸积盘的常微分方程,并从外到内对该方程进行了数值积分。结果如下:我们的数值解表明,恒星和吸积盘之间的扭矩是由在光盘发电机的贡献占主导地位。吸积盘的内边缘的位置在$R_{\rm A}$和$10R_{\rm A}$之间变化,主要取决于盘中发电机产生的磁场的强度和方向
2009-11-11 astro-ph.HE
Magnetically driven accretion disc winds: the role of gas thermodynamics and comparison to ultra-fast outflows
风通常在发光的活动星系核(AGN)中观测到。这些风的一个合理模型是磁流体动力学(MHD)盘风。对于薄吸积盘产生的盘风,这类MHD模型通常采用等温或绝热假设。在这项工作中,我们进行二维MHD模拟实施不同的热处理(等温,绝热和辐射),以研究它们对风从薄吸积盘的影响。我们发现,无论是等温模型和绝热模型高估了温度,低估了盘风的力量,并不能预测风的局部结构,通过求解能量方程与辐射冷却和加热得到的结果相比。基于辐射冷却和加热的模式,电离参数,柱密度和盘风的速度已经与观测到的超快外流(UFO)进行了比较。我们发现,在我们的模拟中,不明飞行物只能在史瓦西半径的数百范围内产生。在更大的半径范围内,没有发现不明飞行物。因此,纯MHD风不能解释所有观测到的不明飞行物。
2022-06-18 astro-ph.HE
Numerical simulation of hot accretion flows (IV): effects of black hole spin and magnetic field strength on the wind and the comparison between wind and jet properties
这是我们研究黑洞周围热吸积流风的系列作品的第四篇论文。在前两篇论文中,我们使用流体动力学和磁流体动力学(MHD)模拟证明了热吸积流中强风的存在。第三篇论文利用热吸积流的三维广义相对论MHD数值模拟数据,采用“虚粒子轨道”数据分析方法,计算了风的质量通量和速度等性质。然而,这篇论文只关注非旋转的黑洞和SANE(标准和正常吸积)。在本文中,我们扩展了第三篇论文,包括一个快速旋转的黑洞和MAD(磁制动盘)的情况下。我们着重研究自旋和磁场对风和急流性质的影响。发现较大的自旋和较强的磁场通常会增强风和急流。给出了风和急流的质量通量、极向速度、动量通量、动能通量和总能量的计算公式。其中一个有趣的发现是,即使在高速旋转的黑洞中,喷流被认为是最强的,喷流的动量通量也小于风的动量通量,而喷流的总能量通量最多是风的10倍。这一结果表明,风可能发挥更重要的作用比喷流至少在一些问题的活动星系核反馈。
2021-05-08 astro-ph.HE
Influence of winds on shocked magnetized viscous accretion flows around rotating black holes
Indian Institute of Technology Guwahati(印度理工学院古瓦哈提分校)
研究了围绕旋转黑洞的相对论性磁化粘性吸积流的全球音速解,考虑了通过风损失质量与角动量的影响。通过自洽模型确定质量损失,发现风显著降低盘光度,并改变激波特性。
2026-04-16 astro-ph.HE
Constraints on Compton-thick winds from black hole accretion disks: can we see the inner disk?
强有力的证据表明,风可以从活动星系核(AGN)和银河系黑洞双星(GBHB)的吸积盘的中心区域驱动。高电离、康普顿薄的内盘风的直接证据来自蓝移(v~0.05-0.1c)铁K X射线吸收线的观测。然而,有人认为黑洞吸积盘的内部区域也可以驱动康普顿厚度的风-这样的风会覆盖内部盘,阻止我们看到吸积盘的直接特征(即光球热发射,或多普勒/引力加宽的铁K-α线)。在这里,我们表明,提供的源是次爱丁顿,完善的风驱动机制未能推出康普顿厚的风从内部磁盘。对于康普顿厚度的风的加速区域,风中携带的动量必须超过可用的光子动量至少2/lambda,其中lambda是源的爱丁顿比,排除辐射加速,除非源非常接近爱丁顿极限。康普顿厚的风也携带着大的质量通量,考虑到风和圆盘之间的联系,这与磁离心驱动不相容。最后,热驱动的风被排除在大康普顿半径的基础上,典型的黑洞系统。在没有新的加速机制的情况下,我们得出结论,黑洞周围的亚爱丁顿吸积盘的内部区域确实是裸露的。
2012-10-10 astro-ph.HE
Super Eddington Slim Accretion Disks with Winds
我们通过允许形成有效不透明度降低的多孔层来构建围绕恒星和超大质量黑洞的超级爱丁顿超薄模型。我们表明,在高吸积率,内部的磁盘成为辐射压力为主。然而,与磁盘变厚的标准情况不同,超级爱丁顿磁盘仍然很薄。此外,它们加速了具有“厚盘”几何形状的显著风。我们表明,以上约1.5倍的标准临界质量吸积率(需要释放爱丁顿光度),净光度释放是爱丁顿以上。当中心黑洞的吸积速率大于标准临界速率的5倍时,中心黑洞的吸积速率大于爱丁顿黑洞的吸积速率。在大约20 m-dot_crit以上,气盘仍然很薄,但风变成球形,目前的模型崩溃了。
2010-04-11 astro-ph.HE
Ubiquitous equatorial accretion disc winds in black hole soft states
银河系黑洞(GBH)的高分辨率光谱揭示了高度电离吸收体的存在。在一个GBH中,吸积接近爱丁顿极限超过十年,观察到一个强大的吸积盘风存在于较软的X射线状态中,并且有人认为它可以带走足够的质量和能量来熄灭无线电喷流。在这里,我们报告说,这些风,这可能有质量流出率的顺序内吸积率或更高,是一个无处不在的组成部分,所有GBH的无喷流软状态。我们还证明,这些风有一个赤道几何与几十度的开放角度,所以只观察到在源中,光盘是倾斜在一个大角度的视线。Fe XXV / Fe XXVI线比随康普顿温度的降低,在软状态下观察到,表明更高的风电离和更硬的光谱形状之间的联系。虽然风、吸积流和喷流之间的物理相互作用还没有完全被理解,但这些风的质量通量和功率,以及它们在软X射线状态期间的普遍存在,表明它们是吸积现象的基本组成部分。
2012-01-19 astro-ph.HE
Accretion in massive colliding wind binaries and the effect of wind momentum ratio
我们进行了大质量碰撞风双星系统中的喷射风的数值实验,并对不同初始质量损失率下的次级星吸积进行了定量分析。我们设置一个由一颗亮蓝变星(LBV)和一颗沃尔夫-拉叶星(WR)组成的双星系统,通过改变LBV的质量损失率来获得不同的风动量比$η$。我们的模拟包括两组情况:一组是恒星静止的,另一组包括轨道运动。随着$η$的减小,碰撞的风结构移近次级风。我们发现,对于$η\lesssim 0.05$的吸积阈值达到和起源于不稳定性的团块吸积到二次。对于每一个$η$值,我们计算质量吸积率,并确定不同的区域中的$\dot{M}_{\rm acc}$ - $η$图。对于静态星,$0.001 \lesssim η\lesssim 0.05$的吸积是亚Bondi-Hoyle-Lyttleton(BHL)吸积,平均吸积率满足幂律$\dot{M}_{\rm acc} \propto η^{-1.73}$。吸积不是连续的,而是随着$η$减小而从零星变化到较大的占空比。对于$η\lesssim0.001$,吸积在时间上是连续的,吸积速率为BHL,高达0.4- 0.8倍。包括轨道运动的模拟给出了定性上类似的结果,对于亚BHL区域具有更陡的幂律$\dot{M}_{\rm acc} \propto η^{-1.86}$,并且较低的$η$作为吸积阈值。
2022-07-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
Thin accretion disks are stabilized by a strong magnetic field
通过研究三维,辐射,全球模拟的亚爱丁顿,几何薄黑洞吸积流,我们表明,薄磁盘占主导地位的磁压力是稳定的热不稳定性。这样的圆盘比标准模型预测的要厚,并且在边缘稳定的轨道内显示出大量的耗散。然而,在这个区域释放的辐射并没有逃逸到无限远,而是平流进入黑洞。我们发现,由此产生的吸积效率($5.5\pm0.5\%$的模拟$0.8\dot M_{\rm Edd}$磁盘)是非常接近的标准模型($5.7\%$)的预测。
2016-01-25 astro-ph.HE
Two-dimensional Inflow-Wind Solution of Hot Accretion Flow. I. Hydrodynamics
我们求解了热传导存在下的二维热吸积流的流体动力学方程。流动假设为稳态轴对称流动,径向采用自相似近似。在这个流体动力学研究中,我们考虑粘性应力张量来模拟驱动角动量的磁旋转不稳定性的影响。我们在旋转轴和赤道平面上施加物理边界条件,得到了全$ r-θ$空间的解。我们发现,热传导是研究具有很低质量吸积率的热吸积流的入风流结构不可缺少的项。这里最有趣的结果之一是,在热吸积模式和热传导的存在下,盘是对流稳定的。此外,风的属性和驱动机制进行了研究。我们的分析结果与以往的热吸积流的数值模拟是一致的。
2021-01-20 astro-ph.HE
Effects of Stress Evolution Process on the Thermal Stability of Thin Accretion Discs
在标准薄吸积盘的线性稳定性分析中考虑了应力演化过程。我们发现,由于应力延迟,热不稳定模式的增长率可以显着降低,这可能有助于理解GRS 1915+105的准周期变化。我们还讨论了应力演化对Shapiro-Lightman-Eardley圆盘稳定性的可能应用。
2011-04-05 astro-ph.HE
Numerical simulations of thin accretion discs with PLUTO
我们的目标是通过利用最先进的基于网格的高分辨率激波捕获(HRSC)和有限体积程序提供的设施,对具有偶极磁剖面的中子星和黑洞等致密天体周围的薄吸积盘进行全球模拟。我们已经使用了Godunov型代码PLUTO来模拟一个薄盘周围的一个紧凑的对象规定的伪牛顿势在一个纯粹的流体动力学(HD)制度,数值粘度作为实现我们的目标的第一步,如上所述。
2014-12-27 astro-ph.HE
Large-scale dynamics of winds originated from black hole accretion flows: (I) Hydrodynamics
来自黑洞吸积流的风无处不在。以往的工作主要集中在风在吸积流尺度上的发射。目前还不清楚风能向外传播多远,以及它们的大尺度动力学是什么。作为本系列的第一篇论文,我们通过解析和数值方法研究了超越吸积尺度的热成风的大尺度动力学。边界条件,这是至关重要的,我们的问题,进行了分析,并提出了基于小尺度模拟结合观测的风。同时考虑了黑洞势和星系势。对于由热吸积流产生的风,我们发现风可以达到大尺度。速度、密度和温度的径向分布可以用$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
Line-driven disc wind in near-Eddington active galactic nuclei: decrease of mass accretion rate due to powerful outflow
根据最近的X射线观测,来自超大质量黑洞的超快速流出物预计将有足够的能量对其宿主星系产生巨大影响,但其发射和加速机制尚未得到很好的理解。我们进行二维辐射流体动力学模拟紫外线驱动的盘风,以计算在这些模型中的质量损失率和动能。我们开发了一种新的迭代技术,减少了通过内盘的风质量损失的质量吸积率。这使得内部圆盘的紫外线亮度较低,与先前假设半径恒定的吸积率的模拟相比,风力减少。在我们的模拟中,线驱动风仍然非常强大,对于质量$10^8-$ $10^{10}\, M_\odot$在$L/L_{\rm Edd}=0.5-$ $0.9$处吸积的黑洞,大约有一半的质量吸积率被喷射到风中。我们的结果为基于线驱动盘风物理模型估算超大质量黑洞的增长率和估算向星际介质喷射的动能(活动星系核反馈)开辟了途径.
2020-04-02 astro-ph.HE
Time-Dependent Accretion Disks with Magnetically Driven Winds: Green's Function Solutions
Manipal Academy of Higher Education(马尼帕尔高等教育学院)
本研究通过格林函数解探讨了磁驱动风对吸积盘时间演化的影响,发现风增强导致质量吸积率衰减更陡峭,且盘寿命随风强度参数ψ增加而减少。
2025-12-30 astro-ph.HE
Understanding Simulations of Thin Accretion Disks by Energy Equation
通过对含时能量方程的线性分析,结合垂直流体静力平衡和物态方程,研究了标准薄吸积盘的涨落。结果表明,Hirose等人(2009 b)的模拟结果,如时间延迟、功率谱关系、磁能与辐射能的相关性等,都可以通过我们的分析结果得到很好的理解。
2012-10-23 astro-ph.HE
Simulations of radiation driven winds from Keplerian discs
本文研究了恒星质量黑洞周围薄吸积盘中的风喷射以及在吸积盘产生的辐射场存在下这些风的时间演化。风是由辐射、热压力和圆盘的离心力产生的。风被发现是温和的相对论,与速度达到终端速度$0.1$的吸积率$4$在爱丁顿单位。我们表明,喷射的物质得到它的旋转,从光盘的角动量风。我们还表明,辐射阻力影响吸积盘风在一个非常显着的方式。不仅由于辐射阻力,终端速度降低了一个数量级,但我们也表明,辐射阻力的非线性效应,可以减轻风的形成从物质喷射的吸积盘。当辐射阻力降低风速时,质量外流率也会降低。
2020-12-18 astro-ph.HE
X-ray polarization from accretion disk winds
针对传统场景难以解释X射线双星和活动星系核中高水平X射线极化的问题,本研究提出观测极化信号可能源于赤道吸积盘风的散射,并通过研究证实该机制可重现观测到的极化水平。
2024-11-27 astro-ph.HE
The effectively optically thin accretion flow and its implication in supermassive black holes
本文发现了发生在 Eddington 吸积率附近的有效光学薄吸积流,其产生多色 Wien 谱,为 AGN 软 X 射线过剩提供新解释,并约束粘性参数 $α\sim 0.03$。
2025-06-28 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$)下,风被加速到更大的终端速度,其中磁压梯度占主导地位,离心势转换为动能。还讨论了风的物理量与磁化强度、温度、磁力线角速度和绝热指数的关系。
2020-02-15 astro-ph.HE
Can the Subsonic Accretion Model Explain the Spin Period Distribution of Wind-fed X-ray Pulsars?
高质量X射线双星(HMXB)中的中子星通常是从它们的大质量伴星的风物质中吸积而来的。最近Shakura等人(2012)提出了一个低光度风馈X射线天体的亚音速吸积模型($<4\times 10^{36}$ ergs $^{-1}$)。为了验证该模型的可行性,我们利用粒子数合成方法研究了具有超巨星伴星的风馈X射线双星的自旋周期分布。我们发现,在自旋周期-轨道周期图中,超巨星HMXB的模型分布与观测一致,前提是来自施主星的风具有相对较低的终极速度($\lesssim 1000$ kms $^{-1}$)。在几个超巨星HMXB中测得的风速似乎支持这一观点。预测的持续X射线亮度高于和低于$4\times 10^{36}$ ergs $^{-1}$的风馈X射线天体的数量比约为$1:10$。
2016-05-12 astro-ph.HE
Numerical Simulation of Hot Accretion Flows (III): Revisiting wind properties using trajectory approach
以前的MHD模拟表明,风必须存在于黑洞热吸积流。在本文中,我们继续我们的研究,调查风的详细性质,如质量通量和极向速度,以及风的产生机制。为此,我们利用三维GRMHD模拟的热吸积流周围的史瓦西黑洞。模拟的设计使得磁通量不会在黑洞周围显著累积。为了区分真正的风湍流外流,我们跟踪的虚拟拉格朗日粒子的轨迹从模拟数据。我们发现两种类型的实际流出,即,接近轴的准相对论性喷流和对着大得多的立体角的亚相对论性风。大部分的风来自吸积流的表层。极向风速在产生后几乎保持不变,但通量加权风速大致遵循$v_{\rm p, wind}(r)\approx 0.25 v_k(r)$。射流的质量流量很低,但速度很高,$v_{\rm p,jet}\sim (0.3-0.4) c$。因此,风的能量和动量通量都比急流的大得多。结果表明,风的产生和加速主要是由离心力和磁压梯度共同作用的结果,而喷流的加速主要是由磁压梯度共同作用的结果。最后,我们发现风力产生效率$ε_{\rm wind}\equiv\dot{E}_{\rm wind}/\dot{M}_{\rm BH}c^2\sim 1/1000$与带有活动星系核反馈的大规模星系模拟所需的值非常一致。
2015-01-06 astro-ph.HE
Relativistic wind accretion on to a Schwarzschild black hole
我们提出了一个新的相对论风吸积到Schwarzschild黑洞的解析模型。这个模型是Bondi,Hoyle,and Lyttleton(BHL)的经典风吸积模型的广义相对论扩展。在BHL中,该模型基于稳态、轴对称和弹道运动的假设。给出了风流线的解析表达式,同时给出了计算相应吸积率和密度场的简单数值格式。由此产生的吸积率是更大的相对论模型相比,牛顿BHL的。实际上,对于渐近风速$v_\infty \ge 0.4\,\mathrm{c}$,它大两倍,对于$v_\infty \ge 0.8\,\mathrm{c}$,它大一个数量级以上。我们已经比较了这个完整的相对论模型与数值模拟与自由的GNU公共许可的流体动力学代码AZTEKAS进行,并发现了一个很好的协议的流线在上游地区的流动,也在10%以内,为相应的吸积率。
2019-06-12 astro-ph.HE gr-qc
Evidence for Optically Thick, Eddington-limited Winds Driven by Supercritical Accretion
超临界吸积到紧凑的物体上,为光学厚度和爱丁顿限制的大规模风提供动力。如果大部分来自中央圆盘的硬X射线被风遮蔽,源将显示出类似黑体的光谱,其亮度与致密物体的质量成比例。从钱德拉附近星系的档案中,我们选择了一个明亮和非常软的光源样本,并排除了前景物体和超新星遗迹的污染。他们被发现优先与晚型星系。我们样本中的大多数来源要么太热,要么太亮,不能用白矮星表面的核燃烧来解释,而被认为是由吸积提供动力的。最可能的解释是,它们是由于超临界吸积驱动的风从光球层发射到致密物体上。它们的黑体光度范围从~10^37到近10^40 erg/s,表明存在中子星和恒星质量的黑洞。黑体的光度也显示出可能的双峰分布,虽然在低的意义,达到峰值附近的爱丁顿极限的中子星和恒星质量的黑洞,分别。如果这一点能够得到证实,那将是超临界吸积为厚风提供动力的确凿证据。基于风模型,推断这些天体的质量吸积率大约是爱丁顿速率的几百倍,这表明它们可能在吸积率方面介于典型的超铝X射线源和SS 433之间。
2018-12-07 astro-ph.HE
Low-luminosity stellar wind accretion onto neutron stars in HMXBs
讨论了大质量X射线双星中旋转磁化中子星的类球形沉降吸积特征及其应用。当等离子体冷却时间大于从引力俘获半径开始的自由落体时间时,风吹HMXB中会发生沉降吸积,这在低光度$L_x\lesssim 4\times 10^{36}$ erg/s的HMXB中也会发生。我们简要回顾了沉降吸积的影响,重点是SFXT现象,这可能与中子星磁层上方的准球形对流壳层的不稳定性,由于磁重联快速暂时磁化风从OB超巨星。如果一个年轻的中子星在风馈HMXB中快速旋转,准球形热壳层中的螺旋桨状态就会发生。我们发现,神秘的$γ$ Cas Be星的X射线光谱和时间特性是一致的失败的解决吸积制度到一个推进中子星。$γ$ Cas及其类似物的后续演化阶段应该是由低光度慢旋转X射线双星组成的X Per-type双星。
2017-01-02 astro-ph.HE
Wind Collision and Accretion Simulations of the Massive Binary System HD 166734
我们运行的流体动力学模拟,遵循碰撞风结构的大规模的二元系统HD 166734沿其二元轨道,并表明,接近近星点通道的二次风被抑制和二次吸积质量从主风。该系统由两颗蓝超巨星组成,质量分别为$M_1 \approx 39.5 ~\rm{M_\odot}$和$M_2 \approx 30.5 ~\rm{M_\odot}$,位于$e \approx 0.618$的$P \simeq 34.538 ~\rm{days}$轨道上。这颗具有高偏心率的近距离O-O双星是通过其轨道在X射线中观测到的,在接近近星点的地方,它显示出一个不寻常的长极小值。我们使用先进的模拟与风加速和处方治疗吸积和模拟整个轨道在高分辨率捕捉风的不稳定性。我们发现,碰撞风结构是不稳定的,即使在apastron。当恒星接近近星点时,次级风被初级风熄灭,次级风开始吸积。吸积阶段持续到$\simeq 12 ~\rm{days}$,我们得到每个周期的吸积质量为$M_{\rm{acc}} \simeq 1.3 \cdot 10^{-8} ~\rm{M_\odot}$。吸积阶段可以解释观测到的系统X射线发射的下降。
2020-01-22 astro-ph.HE astro-ph.SR
The properties of wind and jet from a super-Eddington accretion flow around a supermassive black hole
本文通过辐射磁流体动力学模拟和虚拟粒子轨迹方法,研究了超大质量黑洞周围超爱丁顿吸积流产生的风和喷流性质,发现风的动量通量更高且在AGN反馈中可能比喷流更重要,其加速主要由洛伦兹力主导。
2023-05-11 astro-ph.HE
New insights on the accretion disk-winds connection in radio-loud AGNs from Suzaku
通过对5个射电大活动星系核的长时间朱雀观测的频谱分析,我们发现其中3个活动星系核(3C 111、3C 120和3C 390.3)存在速度约为0.1c的超快外流。它们与吸积盘风/外流相一致。我们还进行了后续的3C 111监测其流出约7天的时间尺度,并检测到一个可能的相对论性发射线的反相关变化相对于蓝移的铁钾功能,以下流量增加。这为活动星系核中的吸积盘与风的联系提供了第一个直接证据。这些外流的质量流出率可以与吸积率相媲美,它们的机械功率可以对应于显着比例的热光度,并与它们典型的喷流功率相媲美。因此,它们可能在活动星系核的反馈中起重要作用,并为我们进一步研究吸积盘与风/喷流形成之间的关系提供线索。
2011-11-03 astro-ph.HE
Regulation of black-hole accretion by a disk wind during a violent outburst of V404 Cygni
物质在黑洞上的吸积普遍与强烈的辐射反馈和强大的外流有关。特别是,黑洞瞬变显示出其属性强烈耦合到吸积流的流出。这包括电离物质的X射线风,从环绕黑洞的吸积盘中喷出,以及准直的射电喷流。最近,一个独特的光学变化模式已被报道在瞬态黑洞瞬态V404天鹅座,并解释为中断的质量流到其大吸积盘的内部区域。在这里,我们报告的V404天鹅座,这是不像以前看到的持续外吸积盘风的发现。我们发现,外流风是中性的,有一个大的覆盖因子,以1%的光速膨胀,一旦吸积急剧下降,喷出物变得光学薄,就会触发星云相。喷出的巨大质量(> 10^-8兆太阳)表明,当风耗尽了外盘的相当大一部分,使内部区域与盘的其余部分分离时,爆发过早结束。发光,但短暂的,吸积阶段所示的瞬态与大吸积盘意味着这种外流是最有可能的一个新的基本成分调节质量吸积到黑洞。
2016-05-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Incompressible wind accretion
我们提出了一个简单的,分析模型的吸积流的不可压缩风到一个有引力的物体。该解对应于先前已知的相对论模型的牛顿极限,该相对论模型用于服从刚性状态方程的流体,该刚性状态方程的声速在任何地方都是恒定的并且等于光速。新的解决方案应该是有用的数值流体动力学代码的基准测试,而且,它可以作为一个说明性的例子,在气体动力学课程。
2017-05-19 astro-ph.HE gr-qc