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。
2022-02-07 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Radiative Properties of Plasmoids and Plasmoid Mergers in Magnetic Reconnection
本文提出结合磁矢势与密度的图像处理方法，识别并统计孤立及并合等离子体团的辐射贡献，揭示其发射率、偏振与耀发振幅规律。
2024-06-15 astro-ph.HE
Magnetic Prandtl number dependence of plasmoid-mediated reconnection
International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（国际理论科学中心，塔塔基础研究所）；Nordita, KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University（诺迪塔，皇家理工学院和斯德哥尔摩大学）；The Oskar Klein Centre, Department of Astronomy, Stockholm University（奥斯卡·克莱因中心，天文学系，斯德哥尔摩大学）；McWilliams Center for Cosmology & Department of Physics, Carnegie Mellon University（麦克威廉斯宇宙学中心与物理系，卡内基梅隆大学）；School of Natural Sciences and Medicine, Ilia State University（自然科学与医学院，伊利亚州立大学）
本文通过二维磁流体动力学模拟研究了等离子体团介导的磁重联速率对磁普朗特数的依赖性，发现当朗金数低于等离子体不稳定性起始点时，重联速率遵循预期的Sweet-Parker尺度并随磁普朗特数增加而降低，但一旦电流片变得等离子体不稳定，磁普朗特数的影响显著减弱，在完全等离子体团介导的 regime 中，重联速率在所探索的参数范围内几乎不依赖于磁普朗特数。
2026-08-18 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Plasmoid-Mediated 2D Magnetic Reconnection in Partially Ionized Plasmas
Institute for Advanced Study（高等研究院）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Florida（佛罗里达大学）；Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本研究通过高分辨率二维双流体模拟，揭示部分电离等离子体中中性-离子解耦改变等离子体团层级、提升重联率的机制，补充了高伦德奎斯特数下相关非线性行为的认知。
2026-08-11 astro-ph.HE physics.plasm-ph
On the distribution of particle acceleration sites in plasmoid-dominated relativistic magnetic reconnection
我们调查粒子加速网站的分布，独立于实际的加速机制，在等离子体团主导的，相对论性无碰撞磁重联通过分析粒子在细胞的数值模拟的结果。模拟开始与哈里斯型电流层对等离子体中没有引导磁场，辐射损耗可以忽略不计，没有初始扰动，并使用周期性的边界条件。我们发现，等离子体团发展一个强大的内部结构，冷致密的核心和热外壳，这是恢复后，每个等离子体团合并的动态时间尺度。我们使用时空图的重联层探测的等离子体团的演变，并在此背景下，我们调查了一个有代表性的样本的高能电子的单个粒子的历史。我们区分了三类粒子加速点：（1）磁性X点，（2）合并等离子体团之间的区域，（3）加速等离子体团的后缘。我们评估了每类加速站点对高能电子最终能量分布的贡献-磁性X点在中等能量下占主导地位，合并等离子体团之间的区域在较高能量下占主导地位。我们还确定了占主导地位的加速方案，按照重要性递减的顺序-（1）合并等离子体团之间的单一加速，（2）在磁性X点的单一加速，以及（3）在磁性X点的加速，然后在等离子体团中加速。粒子加速只在静止等离子体团附近是不存在的。在相对论重联中，等离子体团收缩引起的磁镜效应并不显著。
2015-11-11 astro-ph.HE
Guide Field Effects on the Distribution of Plasmoids in Multiple Scale Reconnection
利用统计模型研究了有限引导场对大等离子体中经历磁重联的高伦奎斯特数电流片中等离子体团分布的影响。合并的等离子体团被考虑到要么假设引导场通量是保守的，导致在非力自由的配置文件一般，或磁螺旋度是保守的和泰勒松弛发生转换的一部分，总引导场通量到重连场通量朝最小能量状态，导致力自由的配置文件。据发现，在重连场通量的等离子体团分布遵循幂律指数7/4或1取决于合并频率是独立的或依赖于它们的相对速度的流出速度，分别。对于无力模型和非无力模型，该结果大致相同，对于相同的速度依赖性，非无力模型表现出指数2和1。分布在引导场通量产量指数为3/2的非力自由模型，无论速度的依赖性。这是显着不同的指数为11/8和1的独立于和依赖于速度的无力模型，分别。在低的引导场通量的无力模型表现出第二次幂律指数的1/2，由于非恒定的通量增长率。速度依赖的无力模型预测生产稍微更迅速地移动大引导场通量等离子体团，这是由观测证据的磁通绳与强大的核心领域的支持。通过费米过程的粒子加速的影响进行了讨论。
2021-08-28 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Blazar flares powered by plasmoids in relativistic reconnection
来自耀变体的强耀斑具有短的（$\sim$ min）变化时间尺度，对目前的耀变体发射模型具有挑战性。在这里，我们提出了一个物理动机的blazar耀斑的从头算模型的基础上，最近的粒子在细胞（PIC）模拟的相对论磁重联的结果。PIC模拟表明，充满高能粒子和磁场的准球形等离子体团是重联过程的自洽副产品。通过耦合我们基于PIC的结果（即，等离子体团生长、加速剖面、粒子和磁含量）与电子分布函数演化的动力学方程，我们证明了blazar喷流中的相对论重联可以产生强大的耀斑，其时间和光谱特性与观测结果一致。特别是，我们的模型预测相关的同步加速器和同步加速器自康普顿耀斑的持续时间为几个小时-天的最大和最慢的移动等离子体团，形成在重连层供电。较小和较快的等离子体团产生的耀斑持续时间低于小时，峰值亮度高于由最大的等离子体团提供动力的耀斑。然而，在两种类型的耀斑中观察到的通量是相似的。在较长的耀斑活动周期（数天或更长时间）内观察到的具有一定范围的通量加倍时间尺度（几分钟到几个小时）的多个耀斑可以用作重连层取向和喷流磁化的探针。我们的模型表明，耀变体耀斑是自然预期的结果磁重联在一个磁主导喷流。
2016-06-23 astro-ph.HE
Plasmoid statistics in relativistic magnetic reconnection
等离子体团是包含磁场和高能粒子的等离子体的准球形区域，是相对论区域中重联过程的自洽副产品。最近的二维粒子模拟（PIC）表明，等离子体团可以经历各种过程（如合并，批量加速，增长和平流）内的重联层。我们开发了一个Monte Carlo（MC）代码，基准与最近的PIC模拟，研究这些过程的影响上的等离子体团链的稳态尺寸和动量分布。差分等离子体团的大小分布示出为幂律，$N(w)\propto w^{-χ}$，范围从几个等离子体趋肤深度的重连层的长度的$\sim 0.1$。我们证明了数值和分析的幂律斜率$χ$是线性依赖于等离子体团的加速和增长率的比率，它略有下降（从$\sim 2$到$\sim 1.3$），随着等离子体磁化（从3到50）。我们进行了详细的比较，我们的结果与最近的PIC模拟，并简要讨论了天体物理的影响，我们的研究结果，通过有代表性的情况下，耀变体喷流耀斑事件。
2017-10-02 astro-ph.HE
Reconnection-driven plasmoids in blazars: fast flares on a slow envelope
在几个耀变体中观测到了分钟时间尺度的TeV耀斑。快速燃烧需要喷流中的紧凑区域，这些区域在delta>50的极端多普勒因子下将它们的发射推向观察者。TeV光子要避免在PKS 1222+216的宽线区域湮灭，耀斑必须来自大尺度（pc），这对大多数解释它们的模型提出了挑战。在这里，我们阐述了磁重联小喷流模型的耀变体耀斑，专注于固有的时间依赖方面的过程中的磁重联。我认为，在耀变体喷流中占主导地位的物理条件下，重连层碎片导致大量等离子体团的形成。有时候，等离子体团会成长为一个巨大的“怪物”等离子体团。我表明，从重连事件发出的辐射可以解释观测到的“信封”的~一天的耀变体活动，而从怪物等离子体团的辐射可以电源最快的TeV耀斑。该模型被应用到几个blazar观测到的快速耀斑。由此推断耗散区到黑洞的距离为R_diss~ 0. 3 -1 pc，重联区的典型尺寸为l' \simless 10^{16} cm.在这个距离处所需的射流磁化是适度的：σ ~几个。如果喷流包含黑洞视界量级的场结构，那么这种耗散距离R_diss和重联尺寸l'是可以预期的。
2013-03-13 astro-ph.HE
Kinetic Simulations of Radiative Magnetic Reconnection in the Coronae of Accreting Black Holes
我们进行了二维和三维的粒子在细胞中的磁主导对等离子体的重联模拟受到强康普顿冷却。在这样的条件下，重连发生在黑洞周围的吸积盘日冕中，通过康普顿化产生硬X射线。我们的模拟结果表明，在重联层中的大部分等离子体是保持冷的康普顿损失和锁定在磁为主的等离子体团与小的热压力。康普顿阻力清除了等离子体团内部的空洞，并影响了它们的整体运动。然而，这些影响，弱的变化的重联率和等离子体团的大小分布从那些在非辐射重联。这表明，在这两种情况下，重联动力学是由类似的磁应力和微弱的热压力的影响。我们研究了辐射重联激发的粒子的能量分布，并观察到两个组成部分。(1)一个温和的相对论峰，这是由冷却等离子体团的整体运动的结果。该组件接收大部分耗散的重连功率，并主导输出X射线发射。峰具有准麦克斯韦形状，有效温度为100 keV。因此，它模仿热康普顿先前用于拟合硬态光谱的吸积黑洞。(2)高能量尾部，接收20%的耗散重连功率。它由在X点处被脉冲加速的粒子或被X点的快速流出“拾取”的粒子填充。高能粒子立即冷却，它们的逆康普顿发射解释了在天鹅座X-1的硬态中检测到的MeV光谱尾部。我们的第一原理模拟支持重联作为一种机制，从吸积黑洞的硬X射线发射。
2020-07-21 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Formation of giant plasmoids at the pulsar wind termination shock: A possible origin of the inner-ring knots in the Crab Nebula
附近的脉冲星风星云呈现出复杂的形态特征：喷流、环面、弧和节。在全球磁流体动力学模型的范围内，这些结构被很好地捕获和理解。然而，蟹状星云内部半径的结的起源仍然难以捉摸。在这项工作中，我们调查的冲击波前和下游流动的动力学，特别强调赤道电流片的重新连接。我们研究是否在重联过程中产生的巨大的等离子体团可能是很好的候选人的结。为此，我们在球形几何中进行大型半全球三维粒子模拟。采用分层合并等离子体团模型将数值结果外推到脉冲星风星云尺度。受冲击的材料坍缩到中平面，形成并供给大规模但薄的环状电流层。这个薄片分裂成一个由等离子体团合并而成的动力学链，让人联想到三维重联。胞质团生长到肉眼可见的大小。预测的等离子体团的最终数量完全由无量纲重连率的倒数决定。巨型等离子体团的形成是脉冲星风终止激波的一个强有力的特征。它们为蟹状星云的内环结提供了一个自然的解释，前提是星云是高度磁化的。
2021-11-10 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Extended theory of the Taylor problem in the plasmoid-unstable regime
考虑薄重联电流片的等离子体团不稳定性，解决了强迫磁重联的一个基本问题。在这个问题中，重联是由一个小振幅的边界扰动撕裂稳定的平板等离子体平衡。结果表明，磁重联过程的演化依赖于外源扰动和微观等离子体参数。小的扰动导致缓慢的非线性卢瑟福演化，而较大的扰动可以导致一个稳定的斯威特帕克相或等离子体相。触发等离子体相所需的阈值扰动幅度的表达式推导，以及在等离子体为主的政权的重连率的解析表达式。粘阻磁流体动力学模拟补充分析计算。等离子体团的形成起着至关重要的作用，允许快速重联在磁流体动力学等离子体，和所提出的结果表明，它可能会发生，并具有深远的后果，即使等离子体撕裂稳定。
2015-04-15 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
X-ray Polarization Signatures from Comptonization by Magnetic Reconnection Plasmoids
Washington University in St. Louis（圣路易斯华盛顿大学）
通过蒙特卡罗辐射传输模拟磁重联等离子体团链的康普顿化过程，发现其能产生100 keV谱截断，且1 keV以上X射线偏振垂直于重联层，偏振度强于各向同性热等离子体康普顿化。
2026-09-15 astro-ph.HE
Radiative Signatures of Plasmoid-Dominated Reconnection in Blazar Jets
在耀变体中观测到的多波长光谱和时间变化对当前的理论发射模型设置了严格的约束。在这里，我们研究相对论磁重联过程作为耀变体发射源，其中准球形等离子体团，包含相对论粒子和磁场，与耀变体喷流中的发射位点相关联。通过耦合最近的二维粒子在细胞模拟的相对论重联与时间相关的辐射转移代码，我们计算的非热辐射从一个链的等离子体团在重联事件期间形成。导出的光子谱显示在BL Lac源和平坦谱射电类星体中观察到的特征，通过改变外部光子场的强度，射流磁化强度和每个质子的数量对内所包含的区别。由重联事件产生的光变曲线由许多快速而强大的耀斑组成，这些耀斑出现在由中等大小等离子体团累积发射产生的缓慢演变的包络线上。所观察到的变化是高度依赖于重联层相对于耀变体喷流轴和观察者的取向。我们的模型提供了一个物理动机的框架来解释在整个电磁波谱的多时间尺度的耀变体。
2018-12-03 astro-ph.HE
Inter-Plasmoid Compton Scattering and the Compton Dominance of BL Lacs
基于磁重联的Blazar辐射模型成功地再现了许多观测到的光谱和时间特征，包括短持续时间的发光耀斑事件。等离子体团是重联层撕裂不稳定性的自洽副产物，是耀变体辐射的主要来源。相对论重联的动力学模拟表明，等离子体团的特征是其辐射粒子和磁场之间的粗略能量均分。这是等离子体团占主导地位的发射模型解释BL Lac天体观测到的康普顿比的明显缺陷背后的主要原因。在这里，我们证明了等离子体团之间的辐射相互作用，这一直被忽视，到目前为止，可以帮助缓解这一矛盾。我们发现，由大的，缓慢移动的等离子体团发射的光子可以是一个潜在的重要来源的软光子，然后向上散射，通过逆康普顿，由小的快速移动，相邻的等离子体团。这种等离子体团间的康普顿散射过程可以自然地发生在整个重联层中，在BL Lac源内的那些短而明亮的等离子体团动力耀斑中观察到的康普顿比增加，同时保持辐射粒子和磁场之间的能量均分。
2019-11-06 astro-ph.HE
Comptonization by Reconnection Plasmoids in Black Hole Coronae I: Magnetically Dominated Pair Plasma
我们进行了二维粒子模拟的重联磁占主导地位的电子-正电子等离子体受到强康普顿冷却。我们改变磁化强度$σ\gg1$，定义为磁张力与等离子体惯性的比率，以及冷却损失的强度。在这种条件下，磁重联可以在吸积黑洞周围的磁主导日冕中运行，通过种子软光子的康普顿化产生硬X射线。我们发现，粒子的能谱是由一个峰值在温和的相对论能量，这是由于冷却等离子体团的整体运动。峰值具有准麦克斯韦形状，有效温度为$\sim 100$ keV，其仅弱地依赖于流动磁化和辐射冷却的强度。重连等离子体的平均体能量大致与$σ$无关，而对于更高的磁化，方差更大。光谱还显示出高能量尾部，其接收$σ=10$的耗散重联功率的$\sim 25$ %和$σ=40$的耗散重联功率的$\sim 40$ %。我们补充我们的粒子在细胞中的研究与蒙特卡罗模拟的种子软光子通过重连层的传输，并找到逃逸的X射线光谱。模拟表明，康普顿化是由康普顿冷却等离子体团链中的体运动，并为$σ\sim 10$，产生符合吸积黑洞的典型硬态的频谱。
2021-09-14 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.plasm-ph
Transition to Petschek Reconnection in Subrelativistic Pair Plasmas: Implications for Particle Acceleration
研究亚相对论等离子体中重联几何转变及其对粒子加速的影响，揭示佩斯切克几何与等离子体链在能量谱上的差异。
2025-11-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Relativistic Nonthermal Particle Acceleration in Two-Dimensional Collisionless Magnetic Reconnection
磁重联，特别是在相对论范围内，提供了一个有效的机制，加速相对论粒子，从而提供了一个有吸引力的物理解释，非热高能辐射从各种天体物理来源。我提出了一个简单的分析模型，阐明了负责重连驱动的相对论非热粒子加速（NTPA）在大系统，等离子体团占主导地位的制度在两个维度的关键物理过程。该模型的目的是解释的数值观测依赖性的幂律指数$p$和高能量截止$γ_c$的非热粒子能谱$f(γ)$上的环境等离子体磁化$σ$，和（$γ_c$）的系统大小$L$。在这个自相似模型中，高能粒子被面外重联电场$E_{\rm rec}$连续加速，直到它们被重联磁场磁化，并最终被捕获在足够大的等离子体团中。该模型还包括扩散费米加速粒子反弹快速移动的等离子体团。我认为，电加速和磁化之间的平衡控制的幂律指数，而捕获在等离子体团管理的截止，从而绑粒子能谱的等离子体团分布。
2020-07-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Tension of toroidal magnetic field in reconnection plasmoids and relativistic jets
本研究通过PIC数值模拟发现环向磁场张力在相对论重联等离子团中能显著压缩能量密度，并结合喷流Poynting通量的全局聚焦效应，解释了耀变体快速辐射耀斑的光度增强。
2025-02-20 astro-ph.HE
Super-Fermi Acceleration in Multiscale MHD Reconnection
该研究针对二维 MHD 等离子体团重联中的带电粒子加速，揭示 $\vec{E}\times\vec{B}$ 漂移收缩轨道引发超级费米加速，并给出能量增益幂律及尺度依赖。
2023-03-30 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Radiative kinetic simulations of steady-state relativistic plasmoid magnetic reconnection
本文采用二维粒子模拟方法（PIC）模拟了正负电子等离子体中的相对论磁重联（RMR），包括同步辐射过程的动力学影响，并结合了可观测到的辐射特征。模拟开始与一个单一的哈里斯电流层的中心间隙，触发RMR过程。我们通过开边界条件实现了无限制流出的稳态重联。通过选择初始等离子体温度θ调节辐射冷却效率。我们探索不同的值θ和背景磁化强度σ_0。在整个模拟过程中，等离子体团在层的中心区域产生，它们以不同的速率演化，实现了广泛的尺寸。等离子体团之间的间隙由称为微喷流的平滑相对论流出物填充，由于其粒子密度低，其对观测到的辐射的贡献非常有限。小尺寸的等离子体团被迅速加速，然而，它们对观测到的发射的贡献较低，尽管相对论性光束较强。大尺寸的等离子体团是缓慢的，但产生了大部分观测到的同步辐射，其辐射的主要部分产生在中央核心内，其密度通过辐射冷却而增强。同步加速器光变曲线显示快速明亮的耀斑，可以确定为起源于小/快速等离子体团和大/慢目标之间的合并在同一方向上移动。在高磁化的情况下，加速的粒子形成一个破碎的幂律能量分布与软尾巴所产生的粒子在微型射流加速。
2020-06-26 astro-ph.HE
Do plasmoids induce fast magnetic reconnection in well-resolved current sheets in 2D MHD simulations?
Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；University of Wisconsin（威斯康星大学）
研究通过高分辨率二维MHD模拟探讨撕裂模不稳定性的发展，发现当磁流体动力学数S大于等于10^3且小于等于5×10^5时，磁重联速率遵循Sweet-Parker尺度，但随着S增大，反磁流体形成导致重联速率略有增强，表明重联仍受电阻率影响。
2026-03-24 astro-ph.HE hep-th physics.plasm-ph
Relativistic resistive magnetohydrodynamic reconnection and plasmoid formation in merging flux tubes
我们应用广义相对论电阻磁流体动力学程序{ \tt BHAC}对闵可夫斯基时空中两个合并磁通管之间重联层的形成和演化进行了二维研究。由于自适应网格细化获得的极端分辨率，与稀释天体物理等离子体最相关的低电阻率制度的小尺度效应得到了非常高的精度。在高度非线性等离子体团为主的制度的数值收敛确认扫描的决议。我们采用基于局部瞬时电流密度的均匀电阻率和非均匀电阻率。对于均匀的电阻率，我们发现Sweet-Parker重联，从$η= 10^{-2}$下降到$η= 10^{-4}$，对于磁化$σ= 3.33$和等离子体- $β= 0.1$的参考情况。{For均匀电阻率$η=5\times10^{-5}$的撕裂模式被恢复，导致形成二次等离子体团。与$η=10^{-4}$的$v_{\rm rec} \sim 0.01c$相比，等离子体团不稳定性提高了与$v_{\rm rec} \sim 0.03c$的重连率。}对于非均匀的电阻率与基层$η_0 = 10^{-4}$和增强的电流依赖的电阻率在电流片，我们发现一个增加的重联率$v_{\rm rec} \sim 0.1c$。的磁化$σ$和等离子体$β$的影响进行了分析的情况下，均匀的电阻率$η=5\times10^{-5}$和$η=10^{-4}$的范围$0.5 \leq σ\leq 10$和$0.01 \leq β\leq 1$的制度，适用于黑洞吸积盘和射流。…
2019-02-06 astro-ph.HE
The observability of plasmoid-powered $γ$-ray flares with the Fermi Large Area Telescope
在耀变体中产生快速$γ$射线变化的确切机制仍然存在争议。磁重联，其中充满相对论粒子和磁场的等离子体团形成，是一个可行的候选人来解释这些对象的宽带电磁波谱和可变性。使用国家的最先进的磁重联模拟，我们产生现实的$γ$射线光变曲线，将与费米大面积望远镜观察。与观测到的平谱射电类星体（FSRQs）的$γ$射线耀斑的比较表明，磁重联事件导致可比的通量水平和变化模式，特别是当重联层与视线略有偏差时。从快速等离子体团的发射移动接近视线可以解释快速变化的时间尺度上的分钟，证据已被发现在FSRQ的观测。我们的研究结果激励改进现有的辐射转移模拟，以及专门搜索快速变化的证据磁重联事件。
2021-05-05 astro-ph.HE
A First-Principle Model for Polarization Swings during Reconnection-Powered Flares
我们表明，在磁主导的快速冷却等离子体的磁重联可以自然地产生明亮的耀斑伴随着旋转的同步极化矢量。用粒子模拟重联，我们发现耀斑是由有效的粒子加速合并磁通量绳，或“等离子体团”的接口。加速的粒子流通过合并后的等离子体团流向观察者，从而逐渐照亮具有不同天平面场方向的区域，并因此导致观察到的偏振矢量的旋转。我们的研究结果提供了证据，磁重联的物理原因的高能耀斑的相对论喷流的耀变体（最近的观测表明，经常与偏振旋转），并提供了第一原理的物理机制，这样的耀斑。
2020-07-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Resistive Magnetohydrodynamic Simulations of Relativistic Magnetic Reconnection
采用电阻性相对论磁流体动力学（RRMHD）方法研究了相对论磁重联的系统演化。时间分裂Harten-Lan-van Leer方法。在局部电阻率下，系统在狭窄的Petschek型排气中呈现出具有Alfvénic洛伦兹因子的快速重联喷流。在等离子体团内部和周围可以分辨出各种激波结构，如等离子体团后的垂直激波和多次激波反射产生的“钻石链”结构。在均匀电阻率下，Sweet-Parker型重联缓慢发展。在依赖于电流的电阻率下，等离子体团重复地形成在细长的电流片中。结果表明，电阻率模型对于相对论磁重联的RRMHD模拟是至关重要的。
2010-06-04 astro-ph.HE
Is plasmoid-mediated reconnection really important in accretion flows to drive flares in AGNs?
Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo（圣保罗大学天体物理学、地球物理学和大气科学研究所）；Princeton Gravity Initiative, Princeton University（普林斯顿大学引力倡议计划）；School of Natural Sciences, Institute for Advanced Study（高等研究院自然科学学院）；Center for Gravitation, Cosmology and Astrophysics, Department of Physics, University of Wisconsin–Milwaukee（威斯康星大学密尔沃基分校物理系引力、宇宙学天体物理中心）；Department of Astrophysical Sciences, Peyton Hall, Princeton University（普林斯顿大学天体物理科学系）；Escola de Artes, Ciências e Humanidades, Universidade de São Paulo（圣保罗大学艺术、科学与人文学院）；Department of Astronomy, University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校天文系）
研究发现湍流介导的重联比磁片介导的重联快十倍，表明湍流驱动的重联是AGN中快速重联和耀斑的主要机制。
2026-02-09 astro-ph.HE
Plasmoid Ejections and Loop Contractions in an Eruptive M7.7 Solar Flare: Evidence of Particle Acceleration and Heating in Magnetic Reconnection Outflows
粒子加速和等离子体加热在何处发生与磁重联的关系是太阳耀斑的一个基本问题。我们报告了2012年7月19日SDO/AIA和RHESSI观测到的M7.7耀斑的分析。等离子体团喷射和收缩尖形环形式的双向外流起源于爆发的通量绳和下面的耀斑环之间，速度通常为200-300 km/s，最高可达1050 km/s。这些外流与空间分离的双冠状X射线源与质心分离减少的能量。最高温度位于非热X射线环顶源附近，远低于推断的重联位点附近的收缩尖点的原始高度。这些观察结果表明，粒子加速和等离子体加热的主要场所是在重联流出区域，而不是重联网站本身。此外，有一个最初的上升的X射线和EUV环顶源之前，最近认识到下降，我们归因于多个过程之间的相互作用，包括向上发展的重联和向下收缩的重联环。脉冲相的开始延迟了10分钟，从下降的开始，但与向上的等离子体团，个别回路收缩，和整体的环顶下降，暗示的能量释放率和重连流出速度的密切关系的快速增加相一致。
2013-03-14 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Pulsar Radio Emission Mechanism: Radio Nanoshots as a Low Frequency Afterglow of Relativistic Magnetic Reconnection
在这封信中，我们提出蟹状星云、其他年轻的高能双星和毫秒双星的相干射电发射是在光柱之外的磁层电流片中产生的。我们进行了全球和局部的二维动力学等离子体模拟的重联来说明相干发射机制。在非常有效的等离子体团为主的制度，在电流片超出轻圆柱的重新连接进行，和电流层被分割成一个动态链的等离子体团进行连续的合并。足够大的等离子体团的合并产生次级垂直电流片，这也是等离子体团不稳定的。等离子体团相互碰撞以及与上游磁场的碰撞会喷射出快磁声波，这些快磁声波穿过背景场向上游传播，并成功地从等离子体中逃逸，成为落在无线电波段的电磁波。这个模型成功地解释了许多重要的特点，观察到的无线电发射从螃蟹和其他天体与高磁场在光柱：相位重合的高能量发射，纳秒持续时间（nanoshots），和极端的瞬时亮度的个人脉冲。
2019-02-20 astro-ph.HE
Magnetic Reconnection and Hot Spot Formation in Black Hole Accretion Disks
由于电流片中的磁重联而形成的热点或等离子体团，被用来为我们银河系中心的黑洞Sgr A* 频繁的X射线和近红外耀斑提供动力。目前还不清楚黑洞吸积盘中电流片是如何、在何处以及何时形成的。我们进行轴对称广义相对论电阻磁流体力学模拟模型的重联和等离子体团形成的吸积流的范围。电流片和等离子体团是普遍存在的特征，它们的形成与盘中的初始磁场、吸积准稳态阶段的磁化强度以及黑洞的自旋无关。在10史瓦西半径从事件视界，我们观察等离子体团形成，之后，他们可以合并，增长到宏观尺度的顺序的几个史瓦西半径，并最终平流沿射流的鞘或进入磁盘。大的等离子体团通过重连被激发到相对论温度，并有助于喷流的边缘增亮。我们发现，只有热点形成的磁制动盘可以潜在地解释能量的Sgr A* 耀斑。耀斑的周期是由重联率，我们发现在所有情况下，在0.01 c和0.03 c之间，与孤立的哈里斯型电流片重联研究一致。我们量化的磁耗散和非理想的电场，可以有效地注入非热粒子。我们表明，显式电阻率允许收敛的数值解，这样的电磁能量的演化和耗散成为独立的网格尺度的极端分辨率在这里考虑。
2020-09-07 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Comptonization by Reconnection Plasmoids in Black Hole Coronae III: Dependence on the Guide Field in Pair Plasma
本文通过二维粒子模拟研究黑洞冕中磁重联等离子体团整体运动对引导场强度的依赖，发现强引导场使等离子体团运动更慢且更有序，弱化了对磁化参数的依赖。
2023-10-06 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.plasm-ph
Scaling of magnetic reconnection in relativistic collisionless plasmas
利用全动力学模拟，研究了无碰撞磁重联的流入速度从非相对论极限到超相对论极限的标度。在反平行配置中，流入速度随着上游磁化参数$σ$而增加，并且当$σ> O(100)$时接近光速，从而导致增强的重连率。在所有区域中，压力张量的发散是打破x线冻结条件的主要因素。所观察到的缩放同意一个简单的模型，占洛伦兹收缩的等离子体通过扩散区。结果表明，扩散区的纵横比在非相对论和相对论极限下都保持$\sim 0.1$。
2014-10-13 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Comptonization by Reconnection Plasmoids in Black Hole Coronae II: Electron-Ion Plasma
我们进行了二维粒子模拟的磁重联在电子离子等离子体受到强康普顿冷却和计算的X射线光谱产生的这一过程。进行模拟的trans-relativistic重联与磁化$1\leq σ\leq 3$（定义为磁张力等离子体静止质量密度的比率），这是预期在黑洞周围的吸积盘的日冕。我们发现，磁耗散的进行与加热的离子和康普顿冷却的电子之间的能量交换效率低下。因此，大多数电子在辐射下保持在康普顿平衡的低温下，因此热康普顿化不能达到从吸积黑洞观察到的光子能量$\sim 100$ keV。然而，磁重联有效地产生$\sim 100$千电子伏的光子，因为温和的相对论散装运动的等离子体链中形成的重联层。由等离子体团运动的康普顿化支配辐射输出并控制辐射谱$E_{\rm pk}$的峰值。我们发现$σ=1$的$E_{\rm pk}\sim 40$ keV和$σ=3$的$E_{\rm pk}\sim100$ keV。除了在100 keV附近的X射线峰外，模拟还显示了由重连层的X点附近产生的非热电子群发射的非热MeV尾。结果与吸积黑洞的典型硬态一致。特别地，我们发现天鹅座~X-1的光谱可以用电子-离子与$σ\sim 3$的重联得到很好的解释。
2022-09-26 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.comp-ph
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
Physical Conditions in the Reconnection Layer in Pulsar Magnetospheres
旋转脉冲星的磁层自然会在光柱（LC）之外形成电流片。在这个电流片中的磁重联不可避免地在几个LC半径内耗散了脉冲星自旋下降功率的非平凡部分。我们开发了一个基本的物理图片重联在这种环境中，并讨论其影响所观察到的脉冲γ射线发射。我们认为，重联收益在等离子体团占主导地位的制度，通过多个二级岛/通量绳的层次链。等离子体团间重连层受到强烈的同步加速器冷却，导致显著的等离子体压缩。使用这些电流层的压力平衡的条件下，由磁能量耗散和同步辐射冷却，安培定律之间的平衡加热，我们得到简单的估计层的关键参数-温度，密度和层厚度。在赤道电流片外的相对论脉冲星风的同动坐标系中，这些基本参数由上游重联磁场的强度唯一确定。对于蟹状星云脉冲星的情况，我们发现它们分别是10 GeV，$10^{13} cm^{-3}$和10 cm的量级。在考虑了脉冲星风引起的体多普勒增强后，来自重连电流片的同步辐射和逆康普顿辐射可以分别解释观测到的脉冲高能（GeV）和VHE（~100 GeV）辐射。此外，我们认为，快速的相对运动的次级等离子体团的等级链可能有助于产生脉冲星射电辐射。
2012-10-11 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Dynamo-driven plasmoid formation from a current-sheet instability
轴对称载流等离子体团的形成在非轴对称波动的存在下，在非线性三维电阻磁流体模拟在一个全球性的环形几何形状。我们利用螺旋度注入技术来形成一个初始的极向磁通的存在下的环形引导场。当注入螺旋度时，两种类型的电流片由1）注入器区域中的相反方向的场线（初级重联电流片）和2）等离子体边缘附近的极向通量压缩（边缘电流片）形成。我们首先发现，非轴对称波动所产生的电流片不稳定性附近的等离子体边缘孤立撕裂宇称，但仍然可以快速增长（极向阿尔芬时间尺度）。这些模式通过打破电流片而饱和。第二，第一次观察到的发电机极向通量放大在reconnetion网站（在该地区的相反方向的磁场）。这种波动引起的通量放大增加了当地的伦德奎斯特数，然后触发了等离子体团不稳定性，并打破了在重联网站的主要电流片。大规模通量放大驱动的等离子体团形成，即大规模发电机，这里观察到的天体物理重联以及实验室等离子体中的快速重联事件具有强烈的影响。
2016-10-28 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetohydrodynamic Turbulence in the Plasmoid-Mediated Regime
磁流体动力学湍流和磁重联在天体物理环境中普遍存在。在大多数情况下，这些过程不是孤立发生的，而是相互作用的。这使得这些过程的综合理论极具挑战性。在这里，我们提出了一个理论的磁流体动力学湍流驱动在大尺度上，自洽帐户的相互作用与磁重联发生在较小的尺度。磁重联产生等离子体团，这些等离子体团从磁场产生的噪音中生长出来，最终破坏了它们诞生的片状结构。这些结构的破坏导致湍流能量级联的修改，这反过来又通过湍流产生的噪声对等离子体团形成施加反馈效应。在这种等离子体团介导的范围内的能谱相对于标准惯性范围变陡，并且不遵循简单的幂律。由于湍流和重联之间的复杂的相互作用，我们还发现，长度尺度，标志着开始的等离子体团介导的范围和耗散长度尺度不服从真正的幂律。过渡磁雷诺数以上的等离子体团的形成变得统计上显着足以影响湍流级联是相当温和的，这意味着等离子体团预计将修改许多天体物理系统中的湍流路径耗散。
2018-03-26 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Collisionless Magnetic Reconnection in Curved Spacetime and the Effect of Black Hole Rotation
采用保留了电子-离子和对等离子体无碰撞效应的广义相对论磁流体力学模型，研究了弯曲时空中的磁重联。通过对标准Sweet-Parker模型的简单推广，我们可以得到旋转黑洞引力场的一阶效应。结果表明，黑洞的旋转增加了方位角重联层的长度，导致重联率的降低。然而，当耦合到无碰撞的热惯性效应时，由于重连层的加宽，相对于在纯碰撞等离子体中会发生的情况，净重连率得到增强。这些发现确定了致密天体附近重力和无碰撞磁重联之间的潜在相互作用。
2018-01-18 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Evolution of the Relativistic Plasmoid-Chain in the Poynting-Dominated Plasma
本文研究了坡印廷支配等离子体中类等离子体链的演化。采用相对论电阻磁流体动力学近似，模拟了具有冷背景等离子体的相对论电流片，并数值求解了其时间演化。我们使用不同的磁化参数的背景等离子体和不同的Lundquist数进行各种计算。数值结果表明，最初诱导的等离子体团触发二次撕裂不稳定性，这逐渐填充电流片与等离子体团，也已观察到在非相对论的情况下。我们发现等离子体团链大大提高了重联率，这成为独立的伦德奎斯特数，当这超过一个临界值。此外，我们发现等离子体团的大小分布成为一个幂律。由于磁重联在各种高能天体物理现象中起着重要作用，我们的结果可以用来解释这些现象的物理机制。
2013-07-22 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Petschek-type reconnection in the high-Lundquist-number regime during nonlinear evolution on the tilt instability
利用最近开发的自适应有限元磁流体动力学（MHD）程序研究了在高Lundquist数（$S$）区域中由等离子体链形成支持的快速磁重联过程。我们采用一个二维不可压缩模型与一组约化的粘阻MHD方程。选择倾斜不稳定性设置以提供三步机制，其中两个弯曲的电流片最初在Alfvénic时间尺度上形成，然后是$S \ge S_c$等离子体团链的超Alfvénic生长的第二阶段（Baty 2020）。第三阶段达到一个随后的随机依赖于时间的重联制度与快速的时间平均速率独立的$S$获得。我们揭示了多尺度电流结构在磁重联，合并事件的等离子体团产生怪物等离子体团与冲击边界的流出区域。在足够高的$S$值（通常为$S \sim 100 S_c$），一个动态的Petschek型重联是实现了从一个小的中心区域包含几个等离子体团发出的慢模式的冲击对。最后，我们简要地讨论了我们的结果的相关性，解释耀斑活动在太阳日冕和托卡马克的内部中断。
2020-05-08 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-th
The Feasibility of Magnetic Reconnection Powered Blazar Flares from Synchrotron Self-Compton Emission
在活动星系核的耀变体子类中，在分钟时间尺度上观察到了数量级的变化。这些高能耀斑往往是难以解释的冲击加速模型，由于小尺寸的推断发射区，与最近的粒子在细胞（PIC）模拟显示，磁重联是一个有前途的替代机制。在这里，我们提出了一个宏观的发射模型的物理动机的PIC模拟，粒子加速的能量来自于重联磁场。我们跟踪的径向增长和相对速度的重新连接等离子体团，建模粒子加速和辐射损失同步加速器和同步自康普顿（SSC）的排放。为了测试磁重联作为快速blazar耀斑背后机制的可行性，我们同时将我们的模型拟合到从BL Lacertae的2016 TeV耀斑观察到的光变曲线和SED。我们发现，一般情况下，不考虑外部光子，重新连接等离子体团是无法产生康普顿占主导地位的TeV耀斑，因此不能重现的意见，由于生产过剩的同步辐射。此外，有问题的大等离子体团，相当于整个喷流半径的大小，需要发射足够的SSC伽马射线被观察到。然而，我们的等离子体团模型可以重现快速TeV的耀斑光曲线，表明重连能够产生快速，强大的TeV耀斑在观察到的时间尺度。我们的结论是，虽然重联可以产生正确的时间尺度上的SSC耀斑，TeV排放的主要来源不能SSC和所需的等离子体团的大小可能是令人难以置信的大。
2019-06-11 astro-ph.HE
Plasmoid formation in global GRMHD simulations and AGN flares
在相对论喷流中，作用于所有尺度的主要耗散过程之一被认为是由磁重联控制的。这种耗散过程已经在理想化的环境中进行了研究，例如重连层，它在合并的岛屿中发展并导致等离子体团的产生，最终导致有效的粒子加速。在流向黑洞的吸积流中，在流的湍流演化过程中，重联层可以迅速发展和破坏。我们提出了一系列的二维广义相对论磁流体动力学模拟环面吸积到旋转黑洞集中我们的注意力在电流片的形成和演化。最初，环被赋予极向磁场，该极向磁场具有沿径向方向的多环结构和交替极性。在重联过程中，等离子体团和等离子体团链的发展导致耀斑活动，从而导致可变的电磁光度。我们描述的方法开发自动跟踪的等离子体团，在模拟过程中产生和弹出，对比的行为，多回路的初始数据中遇到的典型的模拟吸积黑洞具有初始偶极场组成的一个循环。最后，我们讨论的影响，我们的研究结果的可变性预期在吸积超大质量黑洞。
2020-02-05 astro-ph.HE gr-qc
Magnetic reconnection plasmoid model for Sagittarius A* flares
受黑洞磁层全局粒子模拟启发，本文提出了基于磁重联抛射大型等离子体团的人马座 A* 红外耀斑半解析模型，通过显式建模发射机制并沿零测地线传输辐射，成功解释了 GRAVITY 观测的超开普勒运动与通量变化。
2023-01-27 astro-ph.HE
A model of global magnetic reconnection rate in relativistic collisionless plasmas
建立了一个相对论无碰撞等离子体中整体磁重联率的模型，并通过全动力学模拟进行了验证。通过考虑扩散区上游和下游的力平衡，我们证明了在强磁化等离子体中，即使当局部速率达到$\sim O(1)$且局部流入速度接近光速时，全局速率仍受一个值$\sim 0.3$的约束.所导出的模型是通用的，可应用于各种情况下的磁重联。
2016-05-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasmoid Instability in Evolving Current Sheets and Onset of Fast Reconnection
斯威特-帕克电流片$γ_{max}\sim S^{1/4}$中等离子体团不稳定性最大线性增长率相对于伦德奎斯特数$S$的缩放表明，在高$S$下，电流片将在接近斯威特-帕克宽度之前破裂。因此，对等离子体团不稳定性的描述必须结合电流片的演化过程。我们进行了一系列的二维模拟和诊断，以分离波动从不断变化的背景。据发现，波动幅度开始增长，只有当线性增长率足够大（$γ_{max}τ_{A}>O(1)$），以克服对流损失。线性增长率继续上升，直到等离子体团的大小变得与撕裂模式的内层宽度相当。此时，电流片被破坏，不稳定性进入早期非线性区域。增长率突然下降，但波动幅度继续增长，直到达到非线性饱和。我们确定了重要的时间尺度的不稳定发展，以及缩放的线性增长率，电流片宽度，并在电流片中断占主导地位的波数。这些缩放不仅取决于伦德奎斯特数，而且还取决于初始噪声幅度。提出了一种唯象模型，再现模拟结果的缩放。该模型采用了重连流出的效果，这是至关重要的产生一个临界伦德奎斯特数$S_{c}$以下的中断不会发生。临界伦德奎斯特数$S_{c}$不是恒定值，但对噪声幅度具有弱依赖性。
2017-10-03 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Magnetic Hair and Reconnection in Black Hole Magnetospheres
广义相对论的无毛定理指出，孤立的黑洞由三个参数表征：质量、自旋和电荷。在这封信中，我们考虑克尔黑洞赋予高度磁化等离子体充满磁层。利用广义相对论动力学等离子体和电阻性磁流体力学模拟，我们表明，一个偶极磁场的事件视界打开到一个分裂的，并重新连接在一个等离子体团不稳定的电流片。在应力-能量张量的所有分量随时间呈指数衰减的意义上，无毛定理得到满足。测量了无碰撞和碰撞等离子体中等离子体团主导重联的事件视界上磁通量的衰减时间。当磁场很强时，重连的磁层应该是一个强有力的硬X射线发射源。
2021-09-29 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Secondary black hole-induced magnetic reconnection in OJ 287: Implications for X-ray and radio emission
本文提出 OJ 287 中次级黑洞穿过主黑洞吸积盘磁场时触发磁重联并形成等离子体团链，通过数值模拟建立其与观测到的 X 射线和射电异常辐射事件的直接联系，表明等离子体团链可解释单一团块模型无法解释的额外辐射分量。
2025-03-12 astro-ph.HE
The Critical Role of Collisionless Plasma Energization on the Structure of Relativistic Magnetic Reconnection
在磁主导的相对论重联，流入的等离子体耗尽的初始相对论压力在x线和碰撞等离子体加热内的扩散区域是不足以克服这种损失。由此产生的压降导致在x线处的塌陷，基本上是快速重连所需的扩散区域的局部化机制。这个低压区的扩展进一步解释了反平行重联的爆发性质，因为一旦打开流出排气也可以崩溃，这反复触发二次撕裂岛。然而，当存在外部引导场时，可以实现稳定的单个X线重连，因为重连磁场分量在流出处旋转出重连平面，从而提供额外的磁压力来维持打开的排气。
2019-10-20 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
The extent of power-law energy spectra in collisionless relativistic magnetic reconnection in pair plasmas
使用二维粒子模拟，我们表征了相对论磁重联（无引导场）加速的粒子在无碰撞的电子-正电子等离子体中的能谱，上游磁化$σ$和系统尺寸$L$的范围很广。粒子谱由幂律$γ^{-α}$很好地表示，具有指数和超指数高能截止的组合，分别与$σ$和$L$成比例。对于大的$L$和$σ$，幂律指数$α$接近约1.2。
2015-12-22 astro-ph.HE
Energy Extraction from a Kerr Black Hole via Magnetic Reconnection within the Plunging Region
本研究分析Kerr黑洞内落区磁重联的能量提取，推导磁场结构与等离子体团能量，发现存在自旋临界值，近极端黑洞效率最高，并给出有效参数空间。
2024-11-07 astro-ph.HE gr-qc
Reconnection-Driven Energy Cascade in Magnetohydrodynamic Turbulence
本文通过三维磁流体动力学模拟发现，磁重联将电流片破碎为等离子体团链，从而形成由等离子体团增长率控制的新型湍流能量级联，使能谱变陡至-2.2并改变涡旋各向异性。
2022-10-19 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Fast particle acceleration in three-dimensional relativistic reconnection
磁重联是产生高能粒子的主要机制之一。我们采用大规模三维粒子模拟方法研究了磁主导（$σ=10$）对等离子体中的重联过程。我们确定了一种新的加速机制，只在3D。对于弱引导场，3D等离子体团/通量绳沿着电流的$z$方向延伸与其横截面半径相当的长度。与2D模拟不同，在2D模拟中，粒子被埋在等离子体团中，在3D中，我们发现一小部分具有$γ\gtrsim 3σ$的粒子可以通过沿着$z$移动而逃离等离子体团，因此它们可以在上游区域经历大尺度场。这些“自由”粒子优先在$z$中沿着类Speiser轨道移动，对层的两侧进行采样，并在时间上线性加速--它们的洛伦兹因子标度为$γ\propto t$，与二维中的$γ\propto \sqrt{t}$相反。能量增益率接近$\sim eE_{\rm rec}c$，其中$E_{\rm rec}\simeq 0.1 B_0$是重联电场，$B_0$是上游磁场。自由粒子的光谱是硬的，$dN_{\rm free}/dγ\propto γ^{-1.5}$，包含$\sim 20\%$的耗散的磁能域的大小无关，并延伸到截止能量与框大小成线性比例。我们的结果表明，相对论重联在伽玛暴和活动星系核喷流可能是一个有前途的机制，产生超高能宇宙线。
2021-04-30 astro-ph.HE
Self-consistent multidimensional Penrose process driven by magnetic reconnection
本研究提出一种由磁重联产生的等离子体团驱动的多维彭罗斯过程研究方法，可适用于不同主导场景，结合带纯环向磁场的平衡环面估算过程能量，为黑洞周围等离子体电阻效应研究提供新框架。
2025-03-21 astro-ph.HE gr-qc
