Hyperaccreting Magnetised Neutron Stars inside Rotating Massive Envelopes: Low-Power Jets and Precursor Flares
Center for Nonlinear Studies, Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室非线性研究中心）；Institute for Gravitation and the Cosmos, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学引力与宇宙学研究所）；Department of Physics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学物理系）；Department of Astronomy & Astrophysics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学天文学与天体物理学系）
本研究通过GRMHD模拟，探究旋转大质量包层内超吸积磁化中子星的演化，发现强表面磁场可延迟黑洞形成并产生低功率前兆喷流，但无法剥离包层。
2026-10-15 astro-ph.HE
Note on the Cardoso-Pani-Rico parametrization to test the Kerr black hole hypothesis
构造一个描述天体物理黑洞候选者周围时空几何的通用参数化模型是检验Kerr黑洞假设的重要步骤。在过去的几年里，Johannsen-Psaltis度规一直是最常见的框架，以研究可能偏离克尔解决方案与目前和不久的将来的观察。最近，Cardoso，Pani和Rico提出了一个更一般的参数化。本文的目的是在一个特定的背景下，即几何薄和光学厚的吸积盘的热谱研究这个新的度量。最相关的发现是，看起来像非常快速旋转的克尔黑洞的物体周围的时空几何可能仍然与克尔解有很大的偏差。约翰森-普萨尔蒂斯度规则不是这样，这意味着后者缺少了一类重要的非克尔时空。
2014-08-19 astro-ph.HE gr-qc
Chaotic magnetic disconnections trigger flux eruptions in accretion flows channeled onto magnetically saturated Kerr black holes
本研究通过三维理想GRMHD数值模拟，揭示磁化饱和黑洞吸积流中相对论磁重联的起始与磁通量爆发的初始发展机制，发现其由断开域微小密度间隙触发，足点旋转或致黑洞新月图像变异性。
2024-10-10 astro-ph.HE
A Ray-Tracing Algorithm for Spinning Compact Object Spacetimes with Arbitrary Quadrupole Moments. I. Quasi-Kerr Black Holes
我们描述了一个新的数值算法的射线追踪的外部时空的旋转致密物体的特点是任意四极矩。这样的时空描述了非克尔真空解，可以用来检验无毛定理，并结合对吸积黑洞的观测。它们也适用于自旋频率在300-600 Hz范围内的中子星，这是低质量X射线双星中典型的爆发源。我们用我们的算法表明，允许时空的四极矩采取任意值导致可观察到的影响，在相对论性增宽荧光铁线的轮廓从几何薄吸积盘。
2010-11-17 astro-ph.HE gr-qc
How to constrain mass and spin of supermassive black holes through their disk emission
研究了Kerr黑洞周围吸积盘辐射的整体性质。使用克尔黑体（KERRBB）的数值模型，我们建立了一个解析近似的磁盘发射功能集中的模式所产生的辐射作为一个功能的黑洞自旋，质量，吸积率和视角。假设有一个几何薄盘限制了我们的分析，系统发射低于~0.3的爱丁顿光度。我们将这个分析模型应用于四个耀变体（其喷流指向我们）在高红移，显示出清晰的磁盘发射的签名。对于它们，我们导出了黑洞质量随自旋的变化。如果这些喷射源是由黑洞旋转提供动力的，它们必须具有高自旋值，进一步限制了它们的质量。
2017-11-27 astro-ph.HE
A code to compute the emission of thin accretion disks in non-Kerr space-times and test the nature of black hole candidates
天体物理学上的黑洞候选者被认为是广义相对论预测的克尔黑洞，但这些物体的实际性质仍有待证明。对候选黑洞周围几何薄而光学厚的吸积盘所发射的电磁辐射进行分析，可以提供关于致密物体周围时空几何的信息，从而可以检验克尔黑洞假说。在本文中，我提出了一个基于光线追迹方法的代码，能够计算薄吸积盘的时空偏离克尔背景的一些基本性质。该程序可用于拟合当前和未来恒星质量黑洞候选者的X射线数据，并约束自旋参数-形变参数平面中可能偏离克尔几何的情况。
2012-11-25 astro-ph.HE gr-qc
Ergoregions in Magnetised Black Hole Spacetimes
通常认为，由恩斯特的附加外磁场$B$到种子Kerr-Newman黑洞的过程所得到的时空渐近于静态Melvin解。我们表明，这是不是在一般正确的。除非黑洞的电荷满足$Q= jB(1+ 1/4 j^2 B^4)$，其中$j$是原始种子解的角动量，否则一个能区从黑洞视界一直延伸到无穷远。我们给出了一个自包含的帐户的解决方案生成的过程中，包括明确的公式的度量和矢量的潜力。在$Q= jB(1+ 1/4 j^2 B^4)$的情况下，我们证明了在渐近类时Killing场$K_Ω= \partial/\partial t+ Ω\partial/\partial ϕ$的选择中存在任意性，因为不存在$Ω$的正则选择。对于一个选择，$Ω=Ω_s$，度规是渐近静态的，并且有一个被限制在视界附近的遍历区域。另一方面，通过选择$Ω=Ω_H$，使得$K_{Ω_H}$与视界同向旋转，那么对于足够大的$B$，数值研究表明根本不存在遍历区域。对于较小的值，在$B_-<B<B_+$范围内，有一个环形的能区在视界之外，与视界不相交。如果是$B\le B_-$，这个遍历区域在靠近旋转轴的圆柱形区域中一直扩展到无穷大。对于尺寸小于梅尔文半径2/B的黑洞，我们恢复了Wald的结果，即黑洞获得电荷$2jB$在能量上是有利的.
2013-04-24 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Buoyancy and Penrose Process Produce Jets from Rotating Black Holes
天体物理喷流形成的确切机制仍然未知。据信，必要的元素是旋转（克尔）黑洞和磁化吸积等离子体。我们将吸积等离子体建模为一组磁通量管/弦。如果这样一个管子落入克尔黑洞，那么随着弦的刹车，管子的前部会失去角动量和能量，为了补偿这种损失，动量和能量会重新分配到管子的后部。{We发现浮力产生与自旋轴对齐的明显螺旋磁场结构。沿着磁力线，等离子体被离心加速到接近光速。这个过程导致通量管的无限拉伸，因为管的一部分继续落入黑洞，同时弦的另一部分被向外推。最后，重连切割管，内部填充新材料，外部形成准直泡状结构的相对论性喷流。在彭罗斯机制中，每个等离子体团都可以被认为是一个向外发射的粒子：它携带着从黑洞中提取的旋转能量，而带有相应负能量的下落部分则留在能层中。
2014-04-09 astro-ph.HE
Optical images of Kerr-Sen black hole illuminated by thick accretion disks
Chongqing Jiaotong University（重庆交通大学）；Chongqing Normal University（重庆师范大学）
研究Kerr-Sen黑洞在厚且透明吸积盘照射下的阴影和偏振图像，分析自旋参数、电荷和观测者倾角对阴影的影响，比较辐射效率低和球形近似两种吸积模型的差异。
2026-04-11 astro-ph.HE gr-qc
Pair-Rich Corona of an Accreting Kerr Black Hole
Department of Physics, McLennan Physical Labs, Toronto, ON M5S 1A7, Canada（多伦多大学物理系）；Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, 60 St. George St., Toronto, ON M5S 3H8, Canada（加拿大理论天体物理研究所）
本文构建了接近吸积黑洞的温暖散射冠层模型，通过迭代蒙特卡洛方法自洽地考虑了康普顿散射、电子-正电子对产生等效应，并研究了观测角度对X射线光谱和偏振度的影响。
2026-04-27 astro-ph.HE
Generally Applicable Formalism for Modeling the Observable Signatures of Inflows, Outflows, and Moving Coronal Plasma Close to Kerr Black Holes
我们提出了一个普遍适用的形式主义建模辐射的发射，吸收，反射和再处理移动等离子体流接近克尔黑洞。该方法可用于研究一系列现象的观测特征，包括：（i）从黑洞吸积盘内缘向黑洞俯冲的等离子体对日冕X射线辐射的反射，（ii）几何厚吸积流上层对日冕X射线辐射的反射，（iii）等离子体对日冕X射线辐射的反射。（iii）以相对论速度移向或移离吸积盘的日冕对吸积盘的照明;（iv）在黑洞附近形成的喷流的辐射。在引入广义相对论处理后，我们给出了克尔黑洞附近形成快风的结果。这里提出的方法可以用来模拟X射线光谱，定时，混响和偏振数据。
2020-11-16 astro-ph.HE gr-qc
Image of Kerr-Melvin black hole with thin accretion disk
本文研究了在吸积盘照射下Kerr-Melvin黑洞的观测现象。假设吸积盘位于赤道面上，在几何和光学上都很薄。考虑到在最内层稳定圆轨道（ISCO）外，吸积流沿正向或逆向圆轨道运动，在ISCO内沿倾伏轨道落向视界，我们发展了数值后向射线追踪方法，得到了不同黑洞自旋、磁场强度和观测者倾角时，伴随吸积盘的KMBH像.我们提出了水平和纵向的强度分布，并显示了直接和透镜图像的红移的轮廓。我们的研究表明，内阴影和临界曲线可以用来估计无退化黑洞周围的磁场。
2022-10-04 astro-ph.HE gr-qc
Thermal spectra of thin accretion disks of finite thickness around Kerr black holes
对黑洞的几何薄和光学厚的吸积盘的热谱分析，即所谓的连续拟合方法，是测量黑洞自旋的主要技术之一。目前的模型通常近似的磁盘作为无限薄，而在现实中的磁盘厚度是有限的，并增加了黑洞质量吸积率的增加。本文提出一个XSPEC模型来计算Kerr黑洞周围有限厚度薄吸积盘的多温黑体谱。我们测试我们的新模型与RXTE观测的黑洞二进制GRS 1915+105。我们发现，与新的模型推断的自旋值略高于与一个无限薄的磁盘模型获得的自旋值，但差异很小，目前的效果是次要的，相对于其他来源的不确定性在最终的自旋测量。
2020-06-03 astro-ph.HE gr-qc
Evolution of Accretion Discs around a Kerr Black Hole using Extended Magnetohydrodynamics
黑洞吸积远低于爱丁顿率被认为有几何厚，光学薄，旋转支持的吸积盘，其中库仑平均自由程是大相比，$GM/c^2$。在这样的环境中，磁盘的演变可能会显着不同于理想的磁流体动力学预测。本文对旋转黑洞周围的几何厚盘进行了非理想的全局轴对称模拟。模拟进行了使用一个新的代码${\rm\it grim}$，它演变成一个协变的扩展磁流体力学模型，通过处理非理想效应作为一个扰动的理想磁流体力学。非理想效应通过沿磁场线的热传导以及平行于和垂直于场线的压力之间的差来建模。该模型依赖于一个有效的碰撞在光盘从波粒散射和速度空间（镜子和消防水带）的不稳定性。我们发现，压力各向异性增长，以匹配磁压，在这一点上，它饱和，由于镜像不稳定性。压力各向异性产生向外的角动量输运，其大小与圆盘中的MHD湍流的大小相当，并且射流壁中的温度显著增加。我们还发现，至少在我们的轴对称模拟中，传导对盘演化的影响很小，因为（1）热通量被限制为平行于场，场接近于垂直于温度梯度，以及（2）热通量被与镜像不稳定性相关的有效碰撞性增加所抑制。
2015-11-13 astro-ph.HE gr-qc
First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VI: Testing the Black Hole Metric
基于2017年EHT对Sgr A*的观测，校准阴影与图像尺寸关系，利用质量-距离比先验，将图像尺寸约束在克尔预测10%内，排除热表面，支持克尔度规描述所有黑洞外部时空。
2023-11-16 astro-ph.HE
Study of relativistic accretion flow in Kerr-Taub-NUT spacetime
研究了Kerr参数（$a_{\rm k}$）和NUT参数（$n$）表征的Kerr-Taub-NUT（KTN）时空中相对论性、定常、轴对称、低角动量、无粘、平流、几何薄吸积流的性质.根据$a_{\rm k}$和$n$的值，KTN时空代表黑奇点或裸奇点。通过求解描述KTN时空中相对论性吸积流的控制方程，得到了KTN黑洞周围所有可能的整体跨音速吸积解，这些解是由吸积流的能量$({\cal E})$和角动量$(λ)$给出的.我们确定了$λ-{\cal E}$平面上KTN黑洞流具有多个临界点的参数空间区域。我们研究了由于$a_{\rm k}$和$n$对参数空间的修改，发现$a_{\rm k}$和$n$在确定参数空间中的作用是相反的。这清楚地表明NUT参数$n$有效地减轻了黑洞旋转对吸积流结构的影响。此外，我们计算了最大盘光度（$L_{\rm max}$）对应的吸积解决方案周围的KTN黑洞和一组给定的$a_{\rm k}$和$n$。此外，我们还研究了裸奇点周围所有可能的流动拓扑，发现在裸奇点周围存在一个流动无法到达的区域。我们研究了裸奇点的临界点性质，发现流最多有四个临界点。最后，我们得到了裸奇点多个临界点的参数空间，发现随着$a_{\rm k}$的增大，参数空间收缩并向低$λ$和高${\cal E}$侧移动，最终消失.
2020-06-16 astro-ph.HE
Global uniqueness of Kerr black hole spin and inclination from a segment of the critical curve
该研究证明，当临界曲线段在屏幕上的位置和取向未知时，可从满足$0<a<1$、$0<i\leq\pi/2$的旋转非极端克尔黑洞的一段连通正长度临界曲线，唯一确定其无量纲自旋参数$a$与倾角$i$。
2026-08-26 astro-ph.HE gr-qc
Towards the use of the most massive black hole candidates in AGN to test the Kerr paradigm
星系核中的超大质量天体被认为是广义相对论预言的克尔黑洞，尽管它们的实际性质仍然缺乏确切的证明。活动星系核中质量最大的天体（$M \sim 10^9 M_\odot$）似乎具有高的辐射效率（$η\sim 0.4$）和中等的质量吸积率（$L_{\rm bol}/L_{\rm Edd} \sim 0.3$）。高辐射效率可能表明它们是非常快速旋转的黑洞。中等亮度可能表明它们的吸积盘在几何上是薄的。如果是这样的话，这些物体可能是测试克尔黑洞假设的绝佳候选者。对单个活动星系核辐射效率的精确测量，可以探测出候选黑洞周围时空的几何结构，其精度可以与未来的空间引力波探测器（如LISA）相媲美。一个强有力的证据表明，存在一个具有$η> 0.32$并从薄盘吸积的黑洞候选者，这可能被解释为一个新物理学的迹象。就目前而言，在使用活动星系核来测试克尔范式之前，还有几个问题需要解决，但这种方法似乎很有前途，能够在引力波天文学出现之前提供有趣的结果。
2012-01-06 astro-ph.HE gr-qc
Imaging and polarization patterns of various thick disks around Kerr-MOG black holes
Beijing Normal University（北京师范大学）；Chongqing Jiaotong University（重庆交通大学）；Chongqing Normal University（重庆师范大学）
针对Kerr-MOG黑洞的厚吸积盘系统，采用两种吸积模型结合广义相对论辐射转移计算成像与偏振特征，发现MOG参数和自旋显著影响近视界偏振模式，可用于强场修改引力检验。
2025-11-17 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole Glimmer Signatures of Mass, Spin, and Inclination
黑洞附近的引力透镜效应足够强，光线可以绕事件视界多次。在一次事件中，光子向多个方向发射，可能是因为吸积等离子体的局部脉冲加热，采取多条路径到达远处的观察者。在克尔几何中，每条路径都与不同的光传播时间和图像平面中不同的到达位置相关联，从而产生黑洞微光。这个到达时间和位置的序列唯一地编码了黑洞的质量和自旋，并且可以根据束缚光子轨道的性质来理解。我们提供了一个几何动机的克尔微光治疗和评估它的数值简单的热点模型，以表明微光可以测量在有限分辨率的观察。我们讨论了潜在的测量方法和影响的克尔假设的测试。
2021-01-28 astro-ph.HE gr-qc
Resistive Accretion Flows around a Kerr Black Hole
在本文中，我们提出了一个电阻磁化厚吸积盘的静态轴对称位形附近的外部重力和内部偶极磁场的缓慢旋转的黑洞。等离子体由完全广义相对论磁流体动力学（MHD）方程描述，并遵循欧姆定律，且不考虑辐射场的影响。我们试图尽可能地用解析方法求解这些二维磁流体动力学方程。然而，我们有时也不可避免地参考数值方法。为了充分理解相对论性的几何厚吸积盘结构，我们认为流体速度的所有三个分量都是非零的。这意味着磁流体可以在中心黑洞周围的所有三个方向上流动。当我们在径向上更接近黑洞时，流体在所有这些方向上的流动都更快。然而，当我们沿着赤道方向向赤道移动时，从速度和质量吸积率的角度来看，径向流入变得更强。尽管如此，等离子体盘的垂直（垂直）速度和旋转在该方向上变得更慢。由于压力梯度力的存在，预计整个厚盘的亚开普勒角动量分布也是如此。为了得到一个简洁的分析形式的吸积率，我们假设径向和纬向流体速度的径向依赖性是相同的。这种简化的假设导致了质量吸积率的径向独立性。吸积等离子体的运动产生方位角电流，其强度基于外部偶极磁场的强度来指定。该电流在盘中产生极向磁场，由于等离子体的有限电阻率的存在，该极向磁场在盘边界表面上是连续的。
2020-03-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
Observational Testability of Kerr bound in X-ray Spectrum of Black-Hole Candidates
克尔黑洞的比角动量不能大于它的质量。我们称之为克尔界的这个界的观测证实直接暗示了黑洞的存在。为了研究利用候选黑洞的X射线能谱对这个束缚的观测可检验性，我们计算了一个用Kerr度规描述的比角动量大于质量的超自旋天体（或裸奇点）的能谱，并与黑洞的能谱进行了比较.我们假设一个光学厚和几何薄盘周围的超自旋物体和计算它的热能谱看到一个遥远的观察者通过求解广义相对论辐射转移方程，包括通常的特殊和广义相对论效应，如多普勒增压，引力红移，光弯曲和框架拖曳。令人惊讶的是，对于一个给定的黑洞，我们总是可以找到它的超自旋对应物，其自旋$a_*$在$5/3<a_*<8\sqrt{6}/3$范围内，其观测到的光谱与黑洞的光谱非常相似，几乎无法区分。因此，我们的结论是，要确认克尔界，我们需要的不仅仅是黑洞候选者的X射线热谱。
2010-02-02 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Testing Gravity with Black Hole X-Ray Data
本研究综述利用黑洞吸积盘X射线数据在强场区域检验广义相对论的最新进展，指出当前研究多聚焦Kerr假设检验，X射线数据可给出严格约束，且现有分析均符合广义相对论预测。
2022-10-11 astro-ph.HE gr-qc
Optical Appearance of the Kerr-Bertotti-Robinson Black Hole with a Magnetically Driven Synchrotron Emissivity Model
College of Physics and Optoelectronic Engineering, Taiyuan University of Technology（太原理工大学物理与光电工程学院）
研究Kerr-BR黑洞在磁驱动同步辐射发射模型下的光学外观，分析自转参数、磁参数和观测者倾角对射线分类图、红移分布和特定强度图像的影响，揭示磁场依赖的发射率对观测外观的显著影响。
2026-05-10 astro-ph.HE gr-qc
Testing Ghasemi-Nodehi-Bambi spacetime with continuum-fitting method
连续拟合方法是分析恒星质量黑洞周围几何薄而光学厚的吸积盘的热谱。Ghasemi-Nodehi和Bambi在EPJC 76：290，2016中提出了一种旨在测试天体物理学黑洞克尔性质的参数化。除了质量和自旋参数外，该度量还包含11个参数。我们可以通过将所有参数设置为1来恢复克尔情况。本文研究了在Ghasemi-Nodehi-Bambi背景下的连续拟合方法。我展示了每个参数对光谱的影响。然后，我采用\c{hi} 2研究，并表明，使用连续拟合方法的所有参数的Ghasemi-Nodehi- Bambi时空是退化的。然而，在高自旋值和Ghasemi-Nodehi-Bambi黑洞作为参考的情况下，参数b 9可以被约束。这种简并性意味着克尔情况下的光谱无法与Ghasemi-Nodehi-Bmabi时空中产生的光谱区分开来。这是一个关于测量天体物理学黑洞自旋和限制可能偏离广义相对论克尔情况的问题。
2020-06-24 astro-ph.HE gr-qc
Surface temperature of an accretion disk around a wormhole Kerr-mimicker
Nicolaus Copernicus Astronomical Center（尼古拉·哥白尼天文学中心）
研究旋转虫洞与克尔黑洞在赤道面圆轨道性质上的异同，发现两者完全相同，但虫洞无喉径内轨道，且非圆轨道进动角不同，薄盘面积差异导致可观测的温度抑制。
2026-06-25 astro-ph.HE gr-qc
Dynamics and Radiative Signatures of Accretion Flows onto a Kerr-like Wormhole
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（粒子物理、天体物理与宇宙学教育部重点实验室，上海粒子物理与宇宙学重点实验室，上海交通大学）
研究通过广义相对论磁流体动力学和辐射传输模拟，探讨了Kerr-like型虫洞吸积流的动力学特性与辐射特征，发现虫洞旋参数影响双侧动力学，并通过高频率射电观测揭示了喉部附近辐射主导的现象。
2026-05-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
The impact of compact object deformation on thin accretion disk properties
本文研究形变致密天体背景下相对论薄吸积盘的性质，旨在判断其是否具有区别于Schwarzschild和Kerr黑洞的观测特征，并揭示模型性质对初始参数的依赖。
2025-05-23 astro-ph.HE gr-qc
Constraints on the spacetime geometry around 10 stellar-mass black hole candidates from the disk's thermal spectrum
在以前的论文中，我们中的一个人描述了一个代码来计算一般静止和轴对称黑洞周围的几何薄和光学厚的吸积盘的热谱，这些黑洞不一定是克尔型的。由于吸积盘的结构和电磁辐射从吸积盘到远处观测者的传播依赖于背景度规，因此薄盘的热谱分析可以用来检验黑洞候选者的实际性质。在本文中，我们考虑了10个恒星质量的黑洞候选者的自旋参数已经估计从磁盘的热谱的分析和克尔背景下的假设，我们在文献中报道的测量转化为自旋参数-变形参数平面上的约束。对圆盘的热谱的分析只能用来估计接近致密物体的一个几何参数，因此不可能获得自旋和变形参数的独立测量。在这里获得的约束将与其他测量结合使用，在未来的工作中，最终目标是打破自旋和可能的偏离克尔解决方案之间的简并性，从而测试克尔黑洞假设。
2014-10-09 astro-ph.HE gr-qc
Shadow of a dressed black hole and determination of spin and viewing angle
被光学薄的发射介质包围的黑洞的阴影在文献中已经被广泛讨论过。Hioki-Maeda算法是一种简单的方法来描述这些阴影的形状并确定系统的参数。在这里，我们扩展他们的想法的情况下，一个穿着的黑洞，即一个黑洞包围的几何薄和光学厚的吸积盘。被光学薄发射介质包围的黑洞的阴影边界对应于表观光子捕获球，而修饰的黑洞的阴影边界对应于最内层稳定圆形轨道的表观图像。即使在这种情况下，我们也可以描述阴影的形状，并推断出黑洞的旋转和视角。修饰黑洞阴影的形状和大小受黑洞自旋和倾角的强烈影响。尽管如此，我们似乎不能从中提取任何额外的信息。在这里，我们研究的可能性测试克尔度量。即使完全知道阴影的边界，克尔和非克尔黑洞的阴影也非常相似，最终很难区分这两种情况。
2015-12-03 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic Thermal Emission from Accretion Disks in Kerr-MOG Spacetimes
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交大汤川研究所）；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 Astrophysics and Cosmology (MOE) and Shanghai Key Laboratory for Particle Physics and Cosmology, Shanghai Jiao Tong University（粒子天体物理宇宙学教育部重点实验室和上海市粒子物理与宇宙学重点实验室，上海交通大学）；Institut für Theoretische Physik, Goethe-Universität Frankfurt（法兰克福歌德大学理论物理研究所）；Institute for Theoretical Physics & Cosmology, Zhejiang University of Technology（浙江工业大学理论物理与宇宙学研究所）
研究标量-张量-矢量引力（MOG）中矢量场对Kerr-MOG黑洞吸积盘热连续谱的影响，发现第五种力使ISCO外移、峰值温度降低并软化热谱，且与自旋降低效应类似，需结合铁线反射谱区分。
2026-06-08 astro-ph.HE gr-qc
The Current Ability to Test Theories of Gravity with Black Hole Shadows
我们的银河系中心，人马座A*（Sgr A*），被认为拥有一个超大质量黑洞（BH），正如跟踪单个轨道恒星的观测所建议的那样。事件视界望远镜合作组织（EHTC）即将对Sgr A* 进行的亚毫米甚长基线干涉测量（VLBI）图像预计将为这种超大质量BH的存在提供关键证据。我们评估我们目前的能力，使用EHTC图像，以确定它们是否对应于克尔BH的预测爱因斯坦的广义相对论（GR）或BH在替代理论的重力。为此，我们进行广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟和使用广义相对论辐射转移（GRRT）计算生成合成的阴影图像的磁化吸积流到克尔BH。此外，第一次，我们进行GRMHD模拟和GRRT计算的一个粒子BH，我们作为一个代表性的解决方案的替代引力理论。采用2017年EHTC活动的VLBI配置，我们发现区分不同重力理论的BH可能非常困难，因此强调在解释BH图像作为GR测试时需要非常谨慎。
2018-04-16 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
New Constraints on the Spin of the Black Hole Cygnus X-1 and the Physical Properties of its Accretion Disk Corona
我们提出了一个新的分析NuSTAR和朱雀观测的黑洞天鹅座X-1的中间状态。该分析使用了kerrC，这是一种用于分析黑洞光谱和分光偏振X射线观测的新模型。kerrC建立在X射线双星中模拟黑洞的大型库上。该模型考虑了X射线从一个几何薄，光学厚吸积盘，通过弯曲的黑洞时空的X射线的传播，反射关闭的吸积盘，和康普顿化的光子在不同的3-D形状和物理性质的日冕反射之前和之后。我们展示了使用kerrC分析2015年5月27日至28日拍摄的NuSTAR和朱雀观测档案的结果。最好的楔形冠比锥形冠更适合。虽然我们在黑洞上方和下方的漏斗区域中包括了锥形日冕，以在某种程度上类似于盘旋在黑洞上方和/或下方的紧凑灯柱日冕的常见假设，但拟合选择了一个非常大的日冕版本，使得有可能对足够大的吸积盘光子进行康普顿化，以解释观察到的幂律发射。分析表明无量纲黑洞自旋参数a在0.86和0.92之间。Kerr C模型提供了新的见解返回和日冕辐射照射的吸积盘的能量通量的径向分布。kerrC还预测，在最近发射的成像X射线偏振探测器的2-8 keV能量范围内，偏振分数约为1%。
2022-06-27 astro-ph.HE gr-qc
Aspects of GR-MHD in High-Energy Astrophysics
本文主要研究广义相对论-磁流体力学在高能天体物理中的应用。我们讨论的相关性的GR-HD同行制定探索几何厚盘模型和约束的GR-MHD塑造吸积配置的物理。描述了围绕中心超大质量黑洞（SMBH）的环面团模型。这些轨道环聚集体形成几何厚，压力支持，完美的流体环，与复杂的不稳定性过程，包括环碰撞出现和授权的范围广泛的活动相关的expectandly嵌入物质环境的活动星系核。一些注释包括在与原喷流相结合的聚集体上，由与几何厚环面相关联的开尖解表示。对GR-MHD公式在高能天体物理学中应用的一些关键概念的探索，首先讨论了最一般的Einstein-Euler-Maxwell系统的初始数据问题，并在相对论几何背景下解决了这个问题。然后将该系统设为拟线性双曲形式，并讨论了降阶过程。然后，考虑确定的对称性的自引力系统的稳定性问题的分析，考虑的几何部分的扰动也准线性双曲发病。因此，我们专注于理想的GR-MHD和自引力等离子体球。最后，我们得出了几何厚GR-HD盘在其GR-HD公式中围绕Kerr SMBH引力的模型，并在盘的力平衡方程中包括环形磁场的影响，确定了其在环面拓扑和稳定性中的影响
2020-05-08 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Super-spinning compact objects generated by thick accretion disks
如果天体物理学黑洞候选者是广义相对论预言的Kerr黑洞，那么它们的自旋参数值必须服从理论界$|a_*| \le 1$。在这项工作中，我们考虑的可能性，这些对象是非克尔黑洞的引力或奇异的紧凑对象在广义相对论的替代理论。我们用一个简单的波兰甜甜圈模型研究了当它们的吸积盘是几何厚度时的吸积过程。吸积过程的图像可能与克尔黑洞周围的图像有质的不同。盘的内缘在赤道面上可能不再有典型的尖点，而可能有两个尖点，分别在赤道面的上方和下方。我们扩展了以前的工作的自旋参数的演变，我们估计的最大值$a_*$的超大质量黑洞候选人在星系核。由于活动星系核的平均辐射效率的测量需要$η> 0.15$，我们推断的“观测”绑定$|a_*| \lesssim 1.3$，这似乎是相当独立的这些对象的确切性质。这样的界限只是比以前的工作中发现的薄磁盘的$|a_*| \lesssim 1.2$稍弱。
2013-05-30 astro-ph.HE gr-qc
Black hole accretion discs
这是一个介绍模型的吸积盘周围的黑洞。在介绍了描述几何薄吸积盘的结构和演化的非相对论方程之后，我们讨论了它们的稳态解，并将它们与观测进行了比较。接下来，我们详细描述的热粘性盘不稳定性模型和它的应用矮新星，它的设计和它的X射线照射盘的版本，解释了软X射线瞬态，即爆发黑洞低质量X射线双星。然后，我们转向平流吸积流到黑洞说明其行动和重要性的玩具模型描述ADAF和超薄光盘的作用。最后，我们介绍了广义相对论形式主义描述吸积盘的克尔时空。
2016-06-20 astro-ph.HE
Distortion of a relativistic jet echoing a magnetic flux eruption
Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences（波兰科学院尼古拉·哥白尼天文学中心）；Astronomical Observatory, University of Warsaw（华沙大学天文台）；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, University of Toronto（多伦多大学大卫·邓普克天文系）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（基础物理珀尔默特研究所）；Department of Physics, University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校物理系）
研究通过高分辨率数值模拟，揭示磁饱和状态下喷流喷发导致的喷流扭曲现象，包括磁场结构变化及对BL Lac变体观测的影响。
2026-04-28 astro-ph.HE
Central accumulation of magnetic flux in massive Seyfert galaxies as a possible engine to trigger ultrahigh energy cosmic rays
在本文中，我们研究了从Seyferts产生的高能宇宙射线（UHECR）。我们讨论了两种可能的发动机触发模型：纯辐射转移和极向磁通量的能量提取获得的UHECR光度。第一种情况是由克尔细长盘或邦迪吸积机制。由于假设塞弗特的宽带光谱表明至少它们的吸积盘的外部是冷的和几何薄的，并且由于我们的结果指出随之而来的辐射能量传递是低效的，我们建立了第二种方法，其基础是具有足够中心极向磁场的大质量塞弗茨，以触发磁驱动带电粒子的外流，从而能够解释观测到的UHECR和伽马在地球实验中，来自给定的塞弗特源的射线。
2018-03-06 astro-ph.HE
Effect of Magnetic Field on the Formation of Radiatively Inefficient Accretion Flow around Black Holes
本文通过轴对称MHD模拟研究磁场与轫致辐射冷却对黑洞RIAF及薄盘形成的影响，提出τ_cool/τ_eq<1判据，发现初始等离子体β超过600–800时薄盘存在。
2024-12-04 astro-ph.HE
Reflection spectra of thick accretion disks
相对论反射特征通常在恒星质量和超大质量黑洞的X射线光谱中观察到，并且起源于热日冕对吸积盘内部的照射。所有可用的相对论反射模型都假设圆盘是无限薄的，并且内边缘位于最内侧的稳定圆轨道或更大的半径处。然而，我们知道有几个来源，特别是在超大质量黑洞中，有相当高的质量吸积率。在这种情况下，吸积盘在几何学上变得很厚，并且盘的内边缘预计在最内侧的稳定圆形轨道内。在这项工作中，我们采用波兰甜甜圈模型来描述几何厚盘，我们研究了铁线形状从类似的系统。我们还模拟了全反射光谱，我们分析了模拟观测与薄盘相对论反射模型，以确定磁盘结构的影响模型参数的估计，特别是在克尔假设的测试的情况下。
2019-11-29 astro-ph.HE gr-qc
Possible signature of magnetic fields related to quasi-periodic oscillation observed in microquasars
研究恒星质量黑洞双星中观测到的X射线通量的准周期振荡（QPO），可以为检验强引力区的现象提供有力的工具。高频（HF）QPO通常以具有接近$3:2$的频率比的双峰对出现。除了HF QPO外，一些源在傅立叶功率谱中显示同时存在低频（LF）QPO。我们证明了这些现象的解释可以很好地与沉浸在外部大尺度磁场中的克尔黑洞的吸积盘带电粒子的周转振荡。QPO标准测地线模型的磁化版本可以解释三个微类星体的观测固定数据。本文对三个含有黑洞的微类星体GRS 1915+105、XTE 1550-564和GRO 1655-40中观测到的HF类星体的准周期振荡，成功地拟合了磁化的周转重带模型和相对论进动模型，并讨论了模型参数的相应约束条件。它们是黑洞的质量和自旋以及与外部磁场有关的参数。假设产生X射线的同步辐射的主要来源是相对论性电子，我们估计在黑洞附近的磁场在三个源的顺序为$10^{-5}$ Gs，可以作为银河系磁场大小的可能签名。对于较重的粒子（质子、离子），需要更大的磁场来拟合数据。
2018-01-08 astro-ph.HE
GRMHD simulations of accreting neutron stars I: nonrotating dipoles
我们研究了物质被吸积到磁化的非旋转中子星上并被其抛出的广义相对论动力学。动力学是在完全广义相对论磁流体动力学（GRMHD）的框架内，在理想的MHD限制和两个空间维度。更具体地说，利用的数字代码BHAC，我们遵循的几何厚物质环面驱动吸积的磁旋转不稳定性的发展的演变。通过改变恒星偶极磁场的强度，利用大量的模拟，我们可以自洽地确定磁层（或阿尔文）半径$r_{\rm msph}$的位置，并研究它如何依赖于磁矩$μ$和吸积率。总之，我们恢复了解析的牛顿标度关系，即$r_{\rm msph} \propto B^{4/7}$，但也发现对吸积率的依赖性很弱。此外，我们发现，材料扭矩与质量吸积率线性相关，虽然他们都表现出快速波动。有趣的是，在强磁场模拟中，总扭矩波动剧烈，并且在模拟中观察到的这些非稳态扭矩可能与在X射线衍射仪中观察到的自旋波动有关。
2022-08-31 astro-ph.HE gr-qc
Magnetized tori with magnetic polarization around Kerr black holes: Variable angular momentum discs
本文将恒定角动量磁化厚盘模型推广为变角动量分布，构建了克尔黑洞周围具有磁极化的新平衡解，发现其形态与物理性质发生定性变化，可用于研究喷流形成及黑洞-厚盘系统的动力学与观测特征。
2024-07-08 astro-ph.HE gr-qc
A Disc-Corona Model for a Rotating Black Hole
我们提出了一个盘冠模型，其中一个几何薄，光学厚盘包围克尔黑洞，和磁场施加一个时间稳定的扭矩吸积盘的内边缘。利用这种新的边界条件，从薄圆盘动力学方程出发，导出了总引力功率的解析表达式。结果表明，磁转矩可以大大提高在盘电晕系统中释放的能量的量。进一步，数值计算得到了该圆盘-日冕系统的整体解。我们发现，对于这种盘-冕系统，耗散到冕中的能量占总能量的比例随着无量纲黑洞自旋参数$a_\ast $的增大而增大，但对于$Δ\varepsilon > 1$，对与磁矩有关的附加辐射效率参数$Δ\varepsilon $不敏感.此外，还用蒙特卡罗方法模拟了该系统的出射光谱，讨论了不同参数对输出光谱的影响。
2012-10-18 astro-ph.HE
Vertical dissipation profiles and the photosphere location in thin and slim accretion disks
我们计算光学厚，但几何薄（和超薄）吸积盘模型和执行的光子（在克尔几何）的射线追踪计算所观察到的磁盘光谱。以前，通常的做法是假设光子是从克尔几何赤道平面z = 0发射的，来进行光线跟踪。我们表明，与此假设计算的光谱不同的假设下，光子是从光盘的实际表面发射，z = H（r）的计算。这意味着薄盘有效光球的位置的知识是相关的计算光谱。在本文中，我们调查，在一个简单的玩具模型，可能的影响（未知的，因此特设假设）的垂直耗散配置文件上的垂直结构的磁盘，从而对有效光球的位置，并对所观察到的光谱。对于中等和高质量吸积率（\dot m>0.01 \dot m_C）的磁盘，我们发现，光球的位置在内部，辐射压力为主，磁盘区域（其中大部分的辐射来自）不依赖于耗散配置文件，因此新兴的磁盘光谱是不敏感的耗散函数的选择。对于较低的吸积率光球的位置取决于假设的垂直耗散轮廓下到磁盘的内边缘，但依赖性是非常弱的，因此是次要的。我们的结论是，光学厚吸积盘周围的黑洞的光谱应该计算与射线跟踪从有效光球，幸运的是，一个特定的垂直耗散配置文件的选择并没有实质上影响计算的光谱。
2009-02-13 astro-ph.HE
The Soft State of the Black Hole Transient Source MAXI J1820+070: Emission from the Edge of the Plunge Region?
银河系黑洞X射线双星MAXI J1820+070在2018年发生了一次明亮的爆发，当时它成为天空中第二亮的X射线源。对于XMM-牛顿和钱德拉等X射线CCD仪器来说，它太亮了，但NICER和NuSTAR等光子计数仪器可以很好地观察到。我们在这里报告的软状态期间发现的过量排放组件。除了常规的圆盘发射外，最好用黑体光谱建模，建模为diskbb或kerrbb。它的温度变化从约0.9至1.1千电子伏，这是约30%至80%，高于内部盘的diskbb温度。它的流量在圆盘流量的4%到12%之间变化。对磁化吸积盘的模拟已经预测了与黑洞周围的最内稳定圆轨道（ISCO）处的非零扭矩相关的过量发射的可能性，根据其他NuSTAR研究，该轨道位于约5个引力半径或约60公里处（对于质量为8 M的黑洞）。在这种情况下，ISCO的发射区的宽度在1.3到4.6公里之间变化，并将包括物质开始自由落入黑洞的暴跌区的开始。
2020-02-22 astro-ph.HE
Using X-ray continuum-fitting to estimate the spin of MAXI J1305-704
MAXI J1305-704是一颗瞬变的X射线双星，其主星为黑洞。它于2012年4月9日在其唯一已知的爆发期间被发现。MAXI J1305-704也是一颗高倾角低质量X射线双星，在其光变曲线中具有突出的倾角特征，因此我们检查了MAXI J1305-704的92个\emph{Swift} /XRT连续观测的完整目录，仅关注稳定光谱。我们选择了13个"金”光谱，其均方根RMS <0.075和日冕散射分数$f_{\mathrm{sc}} \lesssim 25 \%$。这些“黄金”数据是连续拟合模型的最佳热状态观测，其中磁盘延伸到最内部稳定的圆形轨道，并且在几何上是薄的。这个物体的黑洞旋转以前是未知的。利用相对论薄盘模型\texttt{kerrbb2}的X射线连续拟合方法，在已知的动力学双星系统参数下，得到MAXI J1305-704具有中等自旋（$a_{*}=0.87_{-0.13}^{+0.07}$），置信度为68.3%.这是MAXI J1305-704的首次自旋测定。
2022-12-09 astro-ph.HE
The power of the jets accelerated by the coronal magnetic field
有人认为，大尺度磁场可以有效地被盘上方的日冕向内拖曳，即，所谓的“日冕机制”（Beckwith，Hawley，\& Krolik 2009），它提供了一种方法来解决几何薄吸积盘中的场平流的困难。在这种情况下，磁压力应低于电晕中的气体压力。我们估计的最大功率的射流加速的磁场平流的日冕。除了a>0.8的快速旋转黑洞外，Blandford-Payne（BP）喷流功率总是高于Blandford-Znajek（BZ）喷流功率.最大喷流功率总是很低的，小于0.05爱丁顿光度，即使是一个极端的克尔黑洞，这是不够的，观察到的强喷流在一些耀变体与喷流功率$\sim 0.1-1$爱丁顿光度（甚至更高）。这意味着这些强大的喷流不能被日冕场加速。我们认为，由吸积盘向内拖曳的磁场可能加速耀变体中的喷流（如果不是全部的话，至少是最强大的喷流）。
2017-11-02 astro-ph.HE
Imaging thick accretion disks and jets surrounding black holes
基于视界尺度磁流体模型，通过数值求解零测地线与辐射转移方程研究Kerr黑洞周围厚吸积盘与漏斗壁的毫米波成像，发现发射各向异性影响光子环观测，且内流漏斗壁模型无法被M87*现有观测排除。
2024-04-26 astro-ph.HE gr-qc
Impact of non-thermal particles on the spectral and structural properties of M87
事件视界望远镜（EHT）最近的230 GHz观测能够对M87的最内部结构成像，并显示出与围绕超大质量黑洞的环面中产生的热同步辐射一致的环状结构。然而，在较低的频率下，M87的特征是大规模和边缘增亮的射流，具有明显的非热发射特征。为了弥合这些尺度之间的差距，并提供这些观测的理论解释，我们进行广义相对论磁流体动力学模拟吸积到黑洞和喷气发动机。M87一直是在整个电磁波谱中进行多次观测的目标。在这些VLBI观测提供了独特的细节上的准直轮廓喷流下降到几个引力半径。在这项工作中，我们的目标是模拟所观察到的宽带光谱的M87从无线电到近红外制度，并在同一时间适合喷流结构，所观察到的全球毫米VLBI在86 GHz。我们利用广义相对论磁流体力学，模拟了磁化等离子体对Kerr-黑洞的三维吸积。这些模拟的辐射签名计算考虑到不同的电子分布函数，并进行详细的参数调查，以匹配的意见。我们的模拟结果表明，围绕快速旋转黑洞的磁制动盘（$a_\star\geq0.5$）以及热粒子和非热粒子的混合分布能够同时模拟M87的宽带谱和最内部的喷流结构
2021-11-03 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Probing radiation micro-physics in M 87 I. Total intensity and broad-band spectra
Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；Goethe Universität（歌德大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；University College London（伦敦大学学院）；Universidade de Aveiro（阿威罗大学）；Academy of Athens（雅典科学院）；Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学）
研究利用下一代VLBI、ngEHT和ngVLA探索M 87辐射微观物理，通过广义相对论磁流体动力学模拟，计算不同电子加热和分布函数下的多频辐射特征，有望区分相关物理过程，为未来观测提供理论预期。
2026-07-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
On the red--shift emission from the black hole horizons replicas
本研究探讨黑洞视界复制体的红移辐射，分析其与光子壳层、吸积盘及黑洞自旋的关系，并通过信号频移识别共转与逆转复制体。
2025-09-10 astro-ph.HE gr-qc
Black hole spectral states revealed in GRMHD simulations with texture memory accelerated cooling
提出利用 GPU 纹理内存加速的 GRMHD 冷却工具包，模拟 X 射线双星黑洞吸积流，再现低/硬态及不同吸积率下的热流、薄盘与丝化结构，并显著提升辐射计算速度。
2025-05-13 astro-ph.HE
High-soft to low-hard state transition in black hole X-ray binaries with GRMHD simulations
本文通过向 Kerr 黑洞外的薄吸积盘注入慢旋转物质并开展长时标 GRMHD 模拟，再现 BH-XRBs 从高软态到低硬态及宁静态的转变与 QPOs。
2023-09-28 astro-ph.HE gr-qc
