No clear submillimetre signature of suppressed star formation amongst X-ray luminous AGNs
许多理论模型需要强大的活动星系核（AGN）来抑制遥远星系中的恒星形成，并再现今天大质量星系的观测特性。最近一项基于Herschel-SPIRE亚毫米波观测的研究声称为这一图像提供了直接支持，该研究报告称，在钱德拉深场北（CDF-N）中，z=1-3处最明亮的活动星系核（Lx>10^44 erg/s）的平均恒星形成率（SFR）显著下降。在这封信中，我们使用COSMOS和CDF-S场中的Herschel-SPIRE 250 μ m数据扩展了这些结果，使Lx>10^44 erg/s时的源数提高了一个数量级。根据我们的分析，我们没有发现在z=1-3时Lx>10^44 erg/s的活动星系核中存在抑制恒星形成的强有力证据。在Lx~10^43-10^45 erg/s的宽X射线光度范围内，活动星系核的平均SFR是恒定的（在z~2; ~100-200 Msol/yr时，平均SFR与典型的恒星形成星系一致<SFRs>）。我们认为，以前的CDF-N结果可能是由于低的数字统计。我们讨论我们的结果在当前的理论模型的背景下。
2012-11-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
AGN Disks as Supernova Mufflers I: 3D Local Hydrodynamic Models
New Mexico State University（新墨西哥州立大学）；American Museum of Natural History（美国自然历史博物馆）；BMCC, City University of New York（纽约市立学院，纽约市立大学）；Graduate Center & CUNY Institute for Astronomy (CIfA), City University of New York（研究生院与纽约市立大学天体物理研究所（CIfA），纽约市立大学）
研究AGN盘中超新星冲击波的演化，分析其在不同密度介质中消音机制，发现盘的局部尺度高度是决定因素，提出预测准则。
2026-03-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
How AGN Jets Heat the Intracluster Medium -- Insights from Hydrodynamic Simulations
来自活动星系核（AGN）的反馈被认为可以防止星系团的灾难性冷却。然而，反馈能量如何转化为热量，以及活动星系核喷流如何各向同性地加热团内介质（ICM），仍然是一个谜。在这项工作中，我们获得的见解不同的加热机制的相对重要性，使用三维流体动力学模拟，包括冷气体吸积和动量驱动的喷流反馈，这是迄今为止最成功的模型在复制冷核心的属性。我们发现，有净加热内的两个“射流锥”（在〜 30度的射流进动的轴），ICM获得熵的冲击加热和混合与热的热气体内的气泡。在喷流锥外，周围的气体被弱激波加热，但不足以克服辐射冷却，因此形成了一个“减少”的冷却流。因此，星系团的核心在数十亿年的时间里处于“温和循环”的过程中。在射流锥内，当气体被急剧上升的气泡提升时，存在显著的绝热冷却;在锥外，能量由来自射流锥的已经加热的气体的流入以及气体向中心移动时的绝热压缩提供。换句话说，流体动力学自我调节，以补偿和传输活动星系核提供的热量，因此不需要对任何过程的加热曲线进行微调。在整个团簇演化过程中，湍流能量与气体热能相比仅处于百分比水平，因此湍流加热不是我们模拟中的主要加热源。
2016-06-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
AGN obscuration through dusty infrared dominated flows. I. Radiation-hydrodynamics solution for the wind
本文建立了活动星系核中环状结构的辐射流体动力学模型。在这个模型中，在秒差距尺度上产生的遮蔽是由一个密集的，尘埃风支持的尘埃颗粒上的红外辐射压力。为了找到辐射压力的分布，我们在通量限制扩散近似下数值求解了二维辐射传输问题。我们迭代耦合的解决方案与固定的一维模型的风的计算，并获得速度的z分量。我们的研究结果表明，对于活动星系核的光度大于0.1 Ledd外部照明可以支持通过流出驱动的红外辐射压力的几何厚遮蔽。临界康普顿薄模型（0.2 <τ_T <0.6）的终极速度与逃逸速度相当或大于逃逸速度。在康普顿厚模型中，速度的垂直分量的最大值低于逃逸速度，这表明我们的环面的很大一部分是以失败的风的形式。结果表明，通过正常或失败的红外驱动风的遮蔽是一个可行的选择活动星系核环面问题和活动星系核统一模型。这样的风也可以提供活动星系核反馈的重要渠道。
2011-10-31 astro-ph.HE
3D Radiation Hydrodynamic Simulations of Gravitational Instability in AGN Accretion Disks: Effects of Radiation Pressure
通过3D辐射流体动力学模拟，发现辐射压增强使AGN吸积盘更易引力碎裂，显著降低临界粘滞参数并限制湍流水平，表明高爱丁顿吸积率下盘外区必然碎裂成恒星或黑洞。
2023-03-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
Asymmetries of AGN jets in inhomogeneous media
来自活动星系核（AGN）的喷流和相关的双射电源的相当大的不对称性可能是由宿主星系的不均匀星际介质引起的。这些不对称性可以很容易地通过一维传播模型来估计，但流体动力学模拟表明，实际的不对称性可能要大得多。与一组较小规模的流体动力学模拟，我们检查这些不对称性，并发现它们通常是一个因素的$\sim 3$大于1D模型。我们的结论是，在高红移，大的不对称性，预计在富含气体的星系与clusified星际介质的射电源。
2014-07-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Inefficient Driving of Bulk Turbulence by Active Galactic Nuclei in a Hydrodynamic Model of the Intracluster Medium
中央喷射的活动星系核（AGN）似乎加热了冷却核心星系团和星系群中的团内介质（ICM）的核心区域，从而防止了冷却灾难。然而，引导动能流在整个ICM核心中被热化的物理机制仍然不清楚。我们研究了一个广泛讨论的机制，AGN诱导亚音速湍流的周围介质，其中的耗散提供ICM热源。通过受控的无粘三维流体动力学模拟，我们验证了爆炸性活动星系核事件可以发射重力波（g模式）到周围的ICM，这反过来又衰减到体积填充湍流。然而，在我们的模型中，这一过程被发现是低效的，只有不到1%的活动星系核活动注入的能量实际上最终进入了周围ICM的湍流。这个效率是一个数量级或更小的解释活动星系核反馈的观测星系团和集团的中心冷却时间短。其中g模式被强烈捕获/限制的大气具有甚至更低的效率，因为在这些模型中，湍流的激发依赖于g模式从簇的中心逃逸到体ICM中的能力。我们的研究结果表明，如果活动星系核引起的湍流确实是活动星系核加热ICM核心的机制，那么它的驱动可能依赖于我们理想的流体动力学模型中所捕获的物理学。
2015-11-10 astro-ph.HE
Thick Disks, Thin Hopes: Suppressed Capture and Merger Rates in AGN
California Institute of Technology（加州理工学院）；University of California, San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）
研究指出，AGN盘的厚度对引力交叉截面介导的过程速率有强烈反比影响，强调需考虑盘参数如 aspect ratio 和压力源以准确预测这些速率。
2026-04-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Qwind code release: a non-hydrodynamical approach to modelling line-driven winds in active galactic nuclei
紫外线驱动的风可能是活动星系核反馈过程的重要组成部分，但了解它们的影响是由辐射流体力学的复杂性阻碍。相反，我们采用了Risaliti和Elvis开创的方法，仅根据辐射力和重力计算弹道轨迹，但忽略了气体压力。我们已经完全重写了他们的QWIND代码，使用更强大的算法，现在可以快速模拟这些风的加速阶段的任何AGN光谱能量分布跨越紫外线和X射线波段。我们证明了代码使用活动星系核黑洞质量$10^8\, M_\odot$发射的一半爱丁顿率，并表明，这可以有效地喷出风的速度$\simeq (0.1-0.2)\, c$。质量损失率可以高达每年$\simeq 0.3 M_\odot$，符合更昂贵的计算流体动力学模拟，虽然我们强调的重要性，未来改进辐射传输沿多个不同的视线照亮风。该代码是完全公开的，可以用来快速探索AGN反馈可以由吸积盘风主导的条件。
2020-06-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Hydrodynamic simulations of black hole evolution in AGN discs II: inclination damping for partially embedded satellites
University of Oxford（牛津大学）；Niels Bohr International Academy, The Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所）；St Hugh’s College（圣休学院）
本研究通过三维流体动力学模拟探究AGN盘中小轨道倾角黑洞的演化，揭示了倾角阻尼的规律与环境影响因素，修正了气体动力学摩擦的高估问题，证实气体俘获形成的双黑洞多为共面结构。
2025-06-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Hydrodynamic simulations of black hole evolution in AGN discs I: orbital alignment of highly inclined satellites
本文通过绝热流体动力学模拟研究了AGN盘中高倾角黑洞的演化，发现倾角阻尼时间尺度短于预期，表明倾斜物体可能更早被AGN盘捕获。
2025-06-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Studying the link between radio galaxies and AGN fuelling with relativistic hydrodynamic simulations of flickering jets
本文通过模拟喷流功率按闪烁噪声变化的相对论流体力学过程，揭示了射电星系形态与活动星系核供能历史之间的关联，并提出利用射电星系的长期记忆诊断百万年时标的供能机制。
2023-05-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
The fate of EMRI-IMRI pairs in AGN accretion disks: hydrodynamic and three body simulations
针对AGN吸积盘中EMRI/IMRI对的形成问题，本研究通过流体动力学与三体模拟，揭示了IMBH驱动sBH同步迁移的机制及sBH的两种最终命运，为AGN中黑洞系统演化提供了关键观测线索。
2024-11-27 astro-ph.HE gr-qc
Multi-dimensional modelling of X-ray spectra for AGN accretion-disk outflows III: application to a hydrodynamical simulation
我们进行多维辐射转移模拟计算光谱的流体动力学模拟的线驱动吸积盘风从活动星系核。合成光谱证实了参数化模型的预期，即盘风可以留下各种各样的光谱特征，包括窄吸收线，宽发射线和康普顿峰。这些特征的形成是复杂的，其贡献来自流体动力学模拟中存在的许多不同结构。特别是，光谱特征的形状都是由气体在一个成功推出的外流，并在复杂的流动中，材料被解除出磁盘平面，但最终回落。我们还证实，强Fe K α线可以开发一个弱的，红色的斜线翼作为康普顿散射的结果在外流。此外，我们还证明了X射线辐射在气流中的散射和再处理在光谱形成和确定风中的电离条件方面具有关键作用。我们发现，散射辐射是相当有效的电离气体，这是从中心源的直接辐射屏蔽。这种效应可能使成功发射大规模盘风更具挑战性，应在未来的风模拟中加以考虑。
2010-06-17 astro-ph.HE
Radiation hydrodynamics simulations of line-driven AGN disc winds: metallicity dependence and black hole growth
黑洞（BH）从种子到超大质量黑洞（SMBH，$\sim\!10^9\,M_\odot$）的生长过程还不清楚，但质量吸积肯定起了重要作用。我们进行了二维辐射流体动力学模拟线驱动盘风考虑金属丰度的依赖性在很宽的范围内的BH质量，并研究了减少的质量吸积率由于风的质量损失。我们的研究结果表明，更密集和更快的盘风出现在更高的金属丰度和更大的BH质量。吸积率被抑制到$\sim\! 0.4$- $0.6$倍的质量供应率光盘的BH质量的$M_{\rm BH}\gtrsim 10^5\,M_{\odot}$在高金属丰度环境的$Z\gtrsim Z_\odot$，而风的质量损失是可以忽略不计的金属丰度时，太阳（$\sim 0.1Z_\odot$）。通过建立一个半解析模型，我们发现线力的金属丰度依赖性和风发射区表面积的BH质量依赖性是质量损失率的金属丰度依赖性（$\propto\! Z^{2/3}$）和BH质量依赖性（$\propto\! M_{\rm BH}^{4/3}$对$M_{\rm BH}\leq 10^6\,M_\odot$和$\propto\! M_{\rm BH}$对$M_{\rm BH}\geq 10^6\,M_\odot$）的原因。我们的模型表明，在富含金属的环境$\gtrsim Z_\odot$的制度$\gtrsim 10^{5}M_\odot$中，气体吸积的BH的增长有效地减慢。这…
2021-07-29 astro-ph.GA astro-ph.HE
The hydrodynamic evolution of binary black holes embedded within the vertically stratified disks of active galactic nuclei
恒星质量的黑洞可以嵌入活动星系核（AGN）的气体盘中。之后，它们的相互作用由它们的气体环境介导。在这项工作中，我们研究了恒星质量的双黑洞（BBH）嵌入活动星系核盘的三维流体动力学模拟和分析方法相结合的演化，专注于环境中的活动星系核盘尺度高度$H$是$\gtrsim$的BBH球的影响。我们使用风洞形式主义嵌入BBHs的本地环境建模和表征不同的吸积制度的基础上的磁盘的本地属性，范围从风为主的准球形。我们使用我们的模拟开发处方的质量吸积和阻力嵌入BBHs。我们使用这些处方，随着活动星系盘模型，可以代表Toomre不稳定的外部区域的活动星系盘，研究的BBH的长期演变，因为他们通过磁盘迁移。我们发现，BBH通常合并在$\lesssim 5-30\,{\rm Myr}$，增加他们的质量显着的过程中，允许BBH进入（或交叉）对不稳定超新星质量间隙。向这些BBH供应气体的速率通常超过爱丁顿极限，有时超过几个数量级。我们的结论是，大多数嵌入式BBH将合并之前迁移显着的磁盘。根据周围气体的条件和到系统的距离，LISA可以检测到气体主导和引力波主导的制度之间的过渡，以吸入足够接近AGN（$\lesssim$ 0.1 pc）形成的BBH。我们还讨论了可能的电磁签名期间和之后的inspiral，发现它一般是不太可能的，但不是不可想象的BBH的热光度超过主机活动星系核。
2023-01-25 astro-ph.HE
Massive BH Binaries as Periodically-Variable AGN
大质量黑洞（MBH）双星，预计将形成合并后，他们的母星系，产生引力波，这将是可检测的脉冲星定时阵列在纳赫兹频率（年周期）。虽然在电磁观测中还没有确认的紧凑的MBH双星系统，但最近在AGN可变性的光学调查中已经确定了大量的候选者。使用宇宙学，流体动力学模拟相结合，全面，半解析二进制合并模型，分析活动星系核光谱和变异处方，我们计算预期的电磁探测率MBH二进制周期性变量活动星系核。特别是，我们考虑两个独立的变异模型：（i）多普勒助推由于大的轨道速度，和（ii）流体动力学的变化，其中燃料的MBH吸积盘定期调制的同伴。我们的模型预测，许多MBH二进制文件应该存在，并在现有的数据中区分。特别是，我们的基准模型产生的期望值$0.2$（多普勒）和$5$（流体动力学）二进制可识别的CRTS，而$20$和$100$预计经过五年的LSST观测。在大多数系统中，亮度变化太小而无法分辨，但活动星系核中几乎所有红移为$z \lesssim 0.6$的$1\%$都可能存在于大质量双星中。我们分析了可观测系统的预测二进制参数及其选择偏差，并包括我们的模型参数和不确定性的广泛讨论。
2018-12-06 astro-ph.HE
Stellar mergers and chemical element mixing: implications for the metamorphic stellar evolution in AGN disks
Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学理论天体物理研究所）；TAPIR, MC 350-17, California Institute of Technology（加州理工学院）；Department of Astronomy and Astrophysics, University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校天文与天体物理系）；Institute for Advanced Study, Tsinghua University（清华大学高等研究院）；Department of Astronomy, Westlake University（西湖大学天文系）
本研究通过三维流体动力学模拟，揭示恒星并合的化学混合机制，发现特定恒星并合可使年老变质恒星恢复活力，为AGN恒星演化及其观测特征提供物理框架。
2026-08-04 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Supernova explosions in active galactic nuclear discs
活动星系核是恒星捕获、生长和形成的重要环境。这些环境可能催化恒星合并和爆炸瞬变，例如热核和核心坍缩超新星（SNe）。活动星系核盘中的SN爆炸产生强烈的冲击波，导致独特的可观测信号。我们开发了一个分析模型，它遵循的冲击传播的光盘，直到它最终爆发的演变。我们推导出了峰值光度、热光度曲线和爆发时间。峰值亮度可能超过$10^{45}$ erg或$^{-1}$，并持续数小时至数天。最明亮的爆炸发生在密度降低的区域;要么是平面外，要么是低质量中心黑洞（$\sim 10^6\ M_\odot$）周围的圆盘，要么是饥饿的亚发光活动星系核。由于活动星系核背景亮度降低，后两个地点的爆炸更容易观测。我们执行套件的一维拉格朗日辐射流体动力学SNEC代码模拟验证我们的结果，并获得在不同波段的光度，和二维轴对称欧拉流体动力学代码HORMONE模拟研究喷出物的形态和它的偏离球对称。观测到的特征预计是在初始冲击爆发的活动星系核光度之上的明亮的蓝色、紫外线或X射线耀斑，而随后的光变曲线的红色部分将在很大程度上无法观测到。我们估计的总事件率的上限为最佳条件下的$\mathcal{R}\lesssim 100\ \rm yr^{-1}\ Gpc^{-3}$，并讨论了在此估计的大的不确定性。未来的高节奏瞬态搜索可能会揭示这些事件。一些现有的潮汐破裂事件候选者可能起源于活动星系核超新星。
2021-07-12 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Suppressed effective viscosity in the bulk intergalactic plasma
星系团中炽热的星系际等离子体的传输特性，如粘性和热传导，在很大程度上是未知的。虽然对于实验室等离子体，这些特征来自气体密度和温度，但由于粒子碰撞率低和磁场弱，星系际等离子体的配方可能根本不同。在数值模拟中，人们经常通过将这些等离子体建模为流体动力学流体来突破这些未知数，即使在集群中观察到的局部非流体动力学特征与这一假设相矛盾。使用深钱德拉观测后发座星系团，我们探测星系际介质中的气体波动下降到空间尺度的运输过程应该显着表现自己-至少如果纯库仑碰撞率的流体动力学模型确实是足够的。我们发现，他们没有，这意味着有效的各向同性粘度的数量级小于天真的预期。这表明在等离子体中由于粒子散射等离子体不稳定性引起的微波动，或运输过程是各向异性相对于本地磁场的碰撞率增强。因此，高雷诺数的数值模型似乎与观测结果更一致。我们的研究结果还表明，在集群中的湍流观测正在成为天体物理学的一个分支，可以提高对这种等离子体的理论观点。
2019-06-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Hydrodynamic Simulations of Eccentric Black Hole Encounters in AGN Discs
University of Oxford（牛津大学）；University of Notre Dame（圣母大学）；Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究所）；Eötvös University（厄特沃什大学）
本研究通过483个二维流体动力学模拟，发现小偏心率（约盘厚径比）可扩大AGN盘中黑洞捕获窗口，而大偏心率降低捕获率，首次近心点距离能有效预测直接捕获。
2026-09-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
XIM: A virtual X-ray observatory for hydrodynamic simulations
我们提出了一个描述的公共代码XIM，一个虚拟的X射线天文台。XIM可用于将天体物理对象的流体动力学模拟转换为虚拟X射线观测，以便与观测结果直接比较，并使用标准X射线分析工具进行后处理，这些天体包括大尺度结构、星系团、星系群、超新星遗迹和类似的扩展天体。默认情况下，XIM模拟钱德拉和国际X射线天文台（IXO），但可以适应任何用户指定的望远镜参数和仪器响应。XIM应用的例子包括来自星系团中AGN反馈的模拟X射线腔的虚拟钱德拉成像，星系团速度场的运动学映射（例如，由于合并或活动星系核反馈），以及来自空间等离子体的多相、多温度光谱的详细光谱建模。
2009-02-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Sound wave generation by a spherically symmetric outburst and AGN feedback in galaxy clusters II: impact of thermal conduction
本文分析了热传导对超大质量黑洞球对称爆发使星系团中心的相对论等离子体气泡膨胀时产生的激波加热气体壳层外观的影响。热的低密度壳层的存在可以作为一个辅助指标，用于在爆发期间高速率的能量释放，这是驱动强冲击进入气体所必需的。在这里，我们表明，传导可以有效地擦除这种壳层，除非电子的扩散受到严重抑制。我们的结论是，能量释放率的更可靠的代表是冲击半径和气泡半径之间的比率。我们还重新讨论了由热传导引起的声波耗散的问题，在这种情况下，声波的特征波长由爆发的总能量设定。对于一个基准短爆发模型，耗散长度不超过冷却半径在一个典型的集群，提供的传导抑制的一个因素不大于$\sim$ 100。对于准连续的能量注入，无论是冲击加热的外壳，也没有传出的声波是重要的和传导的作用是次要的。
2018-04-15 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
X-ray emission signatures of galactic feedback in the hot circumgalactic medium: predictions from cosmological hydrodynamical simulations
本研究利用宇宙学流体动力学模拟预测热星系周介质的X射线发射，发现反馈机制显著影响其形态、运动学和温度，为下一代X射线观测提供理论支持。
2025-06-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Suppression of AGN-Driven Turbulence by Magnetic Fields in a Magnetohydrodynamic Model of the Intracluster Medium
我们研究活动星系核反馈在星系团湍流加热中的作用。具体来说，我们分析了产生的g模式的湍流的超音速膨胀和浮力上升的活动星系核驱动的气泡。先前忽略磁场的研究表明，这一过程效率低下，只有不到1%的注入能量最终形成湍流。这种低效率主要是由于气泡在它们能够激发足够强的g模式之前被流体动力学不稳定性撕碎的事实。使用ICM和3D理想MHD模拟的平面平行模型，我们研究了大规模磁场的作用，该磁场能够覆盖在这些上升的气泡周围，使它们免受流体动力学不稳定性的影响。我们发现，虽然磁披覆似乎能够更好地保存活动星系核驱动的气泡，g模式的驱动和由此产生的湍流仍然是低效的。磁张力防止g模式过渡到非线性区域，抑制我们的模型ICM中的湍流。我们的工作突出的方式，理想的MHD是一个不充分的描述集群反馈过程中，我们讨论了未来的工作，如列入各向异性粘度作为一种手段，模拟高$β$等离子体动力学效应。这些结果表明，其他机制的加热ICM等离子体，如声波或宇宙射线可能是负责观察到的反馈在星系团的假设。
2018-03-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Coupling hydrodynamics and radiation calculations for star-jet interactions in AGN
恒星和它们的风可以对河外喷流的非热辐射（NT）做出贡献。由于喷流-恒星相互作用的复杂性，所产生的发射的性质与发射流的性质密切相关。我们模拟了恒星风与相对论性河外喷流之间的相互作用，并利用流体动力学结果计算了不同条件下的NT辐射。我们进行相对论轴对称流体动力学模拟的相对论性喷流与超音速，非相对论性恒星风相互作用。我们计算出相应的流线的模拟结果，并计算注入，演化和发射的NT粒子加速射流冲击，专注于电子或$e^\pm$ -对。几种情况下进行了探讨，考虑不同的喷星相互作用的位置，磁场和观察者的视线。喷流光度和恒星性质是固定的，但结果很容易扩展这些参数的变化。单个喷流-恒星相互作用产生同步辐射和逆康普顿（IC）辐射，峰值分别从X射线到MeV能量（取决于磁场）和$\sim 100-1000$ GeV（取决于恒星类型）。由于非辐射冷却占主导地位，辐射光谱在这里探索的场景中很难，因为即使在相对较高的磁场下，低能电子也会有效地平流。喷流与冷星的相互作用导致了更硬的IC光谱，因为截面中的克莱因-西科效应。多普勒增强对观测者的光度有很大的影响。这里发现的单个相互作用的发射水平与以前的更近似的估计一致，加强了集体喷星相互作用在有效粒子加速下可以在高能量下做出显着贡献的假设。
2016-11-15 astro-ph.HE
RAiSE: simulation-based analytical model of AGN jets and lobes
我们提出了一个分析模型的扩展活动星系核（AGN）在其整个生命周期的演变，包括最初的喷流膨胀，叶形成，并最终残留阶段。我们的贡献的一个特别的重点是在早期的射流膨胀阶段，这是传统上没有很好地捕捉在分析模型。我们在半解析环境（RAiSE）框架内实现了这个模型，并发现预测的射电源动力学与低功率Fanaroff-Riley I型和高功率II型射电瓣的流体动力学模拟吻合得很好。我们构建合成同步辐射表面亮度图像补充原始RAiSE模型与磁场和冲击加速历史的一组拉格朗日示踪粒子从现有的流体动力学模拟。我们表明，一组粒子是足够的准确描述的动力学和可观察到的功能Fanaroff-Riley II型射电瓣具有非常不同的射流参数和环境密度剖面归一化。我们的新模型预测，年轻（<1000万年）源的叶将比现有的分析模型在相同年龄时预期的更长和更亮，这些模型缺乏喷流主导的膨胀阶段;这一发现对解释射电星系观测具有重要意义。用Python编写的RAiSE代码在GitHub和PyPI上公开。
2022-10-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Do AGN really suppress star formation?
活动星系核（AGN）被认为通过“AGN反馈”来调节宿主星系内的恒星形成。本文总结了我们对活动星系核（z~0.2-3; L_（AGN，bol）>~10^43 erg/s）的观测研究，该研究旨在通过结合统计样本的恒星形成率（SFR）测量和宇宙学模型预测来寻找反馈的观测信号。使用EAGLE流体动力学宇宙学模拟，结合我们的Herschel+ALMA调查，我们表明，即使在AGN反馈的存在下，我们不一定期望看到平均星系范围的SFR和瞬时AGN光度之间的任何关系。我们警告说，SFR和AGN光度与恒星质量的相关性可能有助于这两个量之间观察到的明显的正趋势。另一方面，再现我们观测结果的EAGLE模拟预测，在$all$大质量星系（不仅仅是活动星系核宿主）的广泛特定SFR分布中可以看到活动星系核反馈的签名。总的来说，虽然我们不能排除活动星系核对原位恒星形成有直接的小规模影响，但我们所有的结果都与反馈模型一致，即星系范围内的原位恒星形成不会被活动星系核迅速抑制，但反馈可能会在比单个活动星系核事件更长的时间尺度上起作用。
2019-12-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
Comment on "A snapshot of the oldest AGN feedback phases"
我们对最近的一个基于新的LOFAR射电观测的说法提出了异议，即混合不会加热星系群Nest200047的群内介质。我们认为，相反，即主要的加热过程是混合，通过显示，在这个星系群中的灯丝的无线电形态是定性地再现了过去的三维流体动力学模拟，也表明，主要的加热过程是通过混合的热气体从喷气膨胀的气泡与intracluster（或intracgroup）介质。
2021-10-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Active galactic nuclei jets simulated with smoothed particle hydrodynamics
迄今为止，活动星系核（AGN）喷流的模拟几乎完全使用基于网格的代码。我们提出的第一个结果从流体动力学测试AGN喷流，和它们的相互作用与集群内介质（ICM），使用平滑粒子流体动力学（SPH）的SWIFT代码中实现的。我们将这些射流发射到恒定密度的ICM中，以及具有幂律密度分布的ICM。我们还改变了射流功率，速度，开角和数值分辨率。在所有的情况下，我们发现我们的喷流和理论预测的喷流的长度和它们膨胀的叶瓣，以及叶瓣的半径之间的广泛协议。喷流首先以弹道方式演化，然后过渡到自相似阶段，在此期间，叶瓣以自相似的方式扩张（保持恒定的形状）。在这一阶段中，叶和冲击ICM中的动能和热能是总注入能量的恒定部分。在我们的标准模拟中，最初注入的能量的三分之二被转移到ICM的时候，射流被关闭，主要是通过弓形激波。其中，$70\%$是动力学形式，表明当喷流活跃时，弓形激波没有充分有效地热化。在大型宇宙学模拟（$m_\mathrm{gas}\approx10^7$ $\mathrm{M}_\odot$）的典型分辨率下，叶的形状接近自相似预测，精度为$15\%$。这表明，即使在这样的分辨率下（每个喷流的$\approx500$粒子），也可以正确地模拟喷流膨胀叶的基本物理。
2023-02-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Radiation Hydrodynamic Simulations of Line-Driven Disk Winds for Ultra Fast Outflows
利用二维辐射流体动力学模拟，我们研究了在发光的活动星系核（AGN）中经常观察到的超快外流（UFO）的起源。我们发现，由于谱线的辐射力产生强风（线驱动盘风），从吸积盘（约30史瓦西半径）的内部区域发射。为了研究产生线驱动风的条件，对黑洞质量（$M_{\rm BH}$）和爱丁顿比（$\varepsilon$）进行了广泛的研究。对于$M_{\rm BH} = 10^6-10^9 M_\odot$和$\varepsilon = 0.1-0.7$，漏斗形的盘风出现，其中致密物质以70-80度的张开角和10%的光速向外加速。如果我们沿着风的方向观察风，速度，柱密度和电离状态与观察到的不明飞行物一致。在不影响X射线波段观测的情况下，统计上可以在13-28%的活动星系核中观测到UFO，这与观测到的比率（约40%）并不矛盾。我们还发现，结果是不敏感的X射线光度和磁盘表面的密度。因此，我们可以得出结论，不明飞行物可能存在于任何发光的活动星系核中，例如窄线塞弗特1型（NLS 1）和具有$\varepsilon > 0.1$的类星体，其中快速线驱动风是相关的。
2015-11-27 astro-ph.HE
Simulation of Binary-Single Interactions in AGN Disks II: Merger Probability of Binary Black Holes during Chaotic Triple Process
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）
本研究通过1800个二维流体动力学模拟与后牛顿N体计算，量化了活动星系核盘中双星-单星相互作用导致的双黑洞并合概率，发现稠密气体通过缩小空间尺度和增加遭遇次数将并合概率从4%提升至20%，并可能在年时间尺度内产生双引力波事件。
2025-10-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
How do recollimation-induced instabilities shape the propagation of hydrodynamic relativistic jets?
Università dell’Insubria（因苏布里亚大学）；INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino（意大利国家天体物理研究所都灵天文台）；INAF – Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台）；Yale University（耶鲁大学）
本研究通过三维相对论流体动力学模拟，揭示了再收缩诱导的不稳定性对喷流传播的影响，发现这些不稳定性会减缓喷流、加热并引入外部物质，为理解AGN喷流的复杂过程提供了新视角。
2025-09-16 astro-ph.HE
The black hole-star formation connection over cosmic time
在低红移的观测已经开始梳理出活跃星系（AGN）中的恒星形成速率，这标志着宇宙时间内黑洞与恒星形成联系的开始。恒星的形成似乎取决于活动星系核的类型、星系团的丰富程度和黑洞的吸积，但这些因素并不直接，而且还有待理解。大部分的混乱是，虽然一些活动星系核似乎增强恒星形成，其他人似乎suppressingit. By实施简化，但知情的假设活动星系核对恒星形成的反馈，我们展示了如何活动星系核与喷流可能是由两个阶段，其中恒星形成是第一次增强，然后抑制为主。有了这个新元素纳入我们的模型中，我们使无线电和类星体模式行为的恒星形成率-恒星质量（SFR-SM）平面AGN的意义。由于喷流对恒星形成的反馈作用，喷流活动星系核倾向于在SFR-SM平面内向上移动，然后向下向右移动，经过恒星形成主序带（SFMS）和射电宁静活动星系核。这张照片使我们能够预测黑洞与恒星形成的联系，作为宇宙历史上环境的函数。
2021-10-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Prompt gravitational-wave mergers aided by gas in Active Galactic Nuclei: The hydrodynamics of binary-single black hole scatterings
本研究首次开展活动星系核盘中黑洞双星-单黑洞相遇的流体动力学模拟，发现气体可耗散系统能量、硬化三体系统，提升并合概率3.5-8倍，修正了无气体阻力时的并合时标上限，为独特引力波现象的产生提供了新机制。
2025-01-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
Is radio jet power linearly proportional to the product of central black hole mass and Eddington ratio in AGN?
本文提出了一个射电喷流功率与活动星系核中心黑洞质量和爱丁顿比的乘积之间关系的模型，并用文献资料对该模型进行了检验。我们发现，射电喷流功率与BH质量（$m$在太阳质量中的分量）和爱丁顿比（$λ$）的乘积成正相关，但不是线性关系，并且在射电星系和Seyfert星系中，相对低吸积（$λ<0.1$）活动星系核（$P_{j}\propto (λm)^μ$）的幂律指数（$μ$）明显小于1。这导致射电响度与低光度活动星系核的$λm$之间的负相关，即$R\propto (λm)^ρ$与$ρ=(7/6)μ-1<0$，这可能归因于BH自旋对总喷流功率的贡献，假设自旋诱导喷流随着吸积率的增加而逐渐被抑制。然而，对于高z类星体，往往表现出斜率$μ\geq1$，射电响度和光盘光度之间的正相关关系的预测。我们讨论了高z FRII类星体的喷流功率可能是由吸积盘，而不是由BH自旋主导。
2014-09-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
Simulating SZ intensity maps of giant AGN cocoons
我们进行相对论流体动力学模拟的形成和演化的活动星系核茧产生的非常轻的强大的喷流。利用相对论正确的Wright方法计算了模拟活动星系核茧在高频下的Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应的强度图。我们的完全相对论计算表明，从高温气体（千分之Te ~ 100 keV）的贡献，SZ信号从活动星系核茧在高频强于从周围的冲击集团间介质，由于事实上，相对论谱函数峰值在这些温度值。我们目前的SZ效应模拟活动星系核茧在不同的频率，并表明，SZ观测在217 GHz和更高的频率，如857 GHz，将为我们提供知识的活动星系核茧的动态主导成分。
2012-07-16 astro-ph.HE
Non-steady heating of cool cores of galaxy clusters by ubiquitous turbulence and AGN
最近的宇宙学模拟表明，湍流应该普遍存在于星系团中，因为星系团通过物质吸积不断增长。利用一维流体动力学模拟，我们研究了普遍存在的湍流以及中央活动星系核（AGN）的反馈对冷核星系团的加热，在很宽的星系团和湍流参数范围内，重点关注核心的全球稳定性。我们发现，AGN显示间歇性活动的存在下，与Hitomi观察到的一个类似的中度湍流。团核在大部分时间内保持准平衡态，因为通过湍流扩散的加热与辐射冷却几乎平衡。由于辐射冷却的微弱优势，平衡逐渐失去，活动星系核被增加的气体流入点燃。最后，当活动星系核爆发时，核心几乎瞬间被加热。由于预先存在的湍流，被加热的气体分布在整个堆芯中，而不会变得全局不稳定并引起灾难性的冷却，并且堆芯恢复准平衡态。活动星系核的爆发在质量较低的星系团中可能更强。我们模型的预测可以很容易地用未来的X射线任务（如XRISM和雅典娜）进行检查。
2020-05-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Implications of Non-equatorial Relativistic Accretion Flows for Ultra-Fast Inflows in AGNs
James Madison University（詹姆斯麦迪逊大学）；Eureka Scientific（尤里卡科学公司）；Yale University（耶鲁大学）；Universidad Diego Portales（迭戈波特莱斯大学）；INAF - Osservatorio Astronomico di Roma（意大利国家天体物理研究所罗马天文台）；INAF - Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio (OAS) di Bologna（意大利国家天体物理研究所博洛尼亚天体物理学与空间科学观测站）
本文研究了非赤道相对论性吸积流对AGN中超高速流入的影响，通过数值模拟展示了其红移吸收特征。
2026-01-07 astro-ph.HE
Modified Slim-Disk Model Based on Radiation-Hydrodynamic Simulation Data: The Conflict Between Outflow and Photon Trapping
光子捕获和外流是超临界吸积流的两个关键物理现象。我们基于二维辐射流体动力学（RHD）模拟数据研究了这两个过程之间的冲突，并构建了一个简化的（径向）一维模型。薄盘模型中没有考虑外流引起的质量损失，这将降低流动的表面密度，如果非常显著，它将完全抑制光子捕获效应。反之，如果光子俘获非常显著，则由于辐射压力减小，外流将被抑制。为了了解实际发生的情况，我们检查了RHD模拟数据，并评估了吸积率和流出率作为半径的函数。我们发现，前者单调减少，而后者增加，随着半径的减小。然而，前者在小半径处保持恒定，在几个史瓦西半径内，因为流出被光子捕获效应抑制。为了更简单地理解光子捕获和外流之间的冲突，我们从模拟数据中模拟了吸积率的径向分布，并建立了一个新的（径向）一维模型，该模型类似于薄盘模型，但包含了由于外流引起的质量损失效应。我们发现，表面密度（和，因此，光学深度）是大大减少，即使在捕获半径内，与没有流出的情况相比，而有效的温度分布几乎没有变化。也就是说，出射光谱并不敏感地依赖于质量流出量。我们的结论是，薄盘的方法是有效的解释意见，即使外流被考虑在内。
2009-04-29 astro-ph.HE
Global Radiation Magneto-hydrodynamic Simulations of Sub-Eddington Accretion Disks around Supermassive Black Holes
利用三维辐射磁流体动力学模拟方法研究了质量为5 \times 10^8太阳质量的黑洞的吸积盘内部区域的性质，其质量吸积率分别为爱丁顿值的7%和20%。这个区域的磁盘支持磁压力与表面密度显着小于标准薄磁盘模型预测的值，但具有更大的磁盘规模的高度。在许多热时间尺度上，盘没有显示出任何热不稳定性的迹象。超过一半的吸积是由辐射粘度驱动的光学薄的日冕区域的吸积率较低的情况下，而吸积在光学厚的部分磁盘驱动的麦克斯韦和雷诺应力从MRI湍流。在这两个模拟中，气体温度> 10^8 K的日冕只在\approx 10引力半径内产生，在吸积率较高的情况下更紧凑。与薄盘模型相反，表面密度随着质量吸积率的增加而增加，这导致光学薄区域的耗散较少，日冕相对较弱。模拟结果可以解释活动星系核中X射线冕的形成、冕的紧凑尺寸以及观测到的许多活动星系核的光学-X射线亮度随爱丁顿比的变化趋势。
2019-04-02 astro-ph.HE
Changing-Look Inspirals: Trends and Switches in AGN Disk Emission as Signposts for Merging Black Hole Binaries
本研究通过模拟和解析模型揭示，AGN中旋近黑洞双星可产生两类长期亮度变化（A型先暗后亮、B型先亮后暗），并合伴随色变，为LISA引力波探测和Mrk 1018光谱变化提供解释。
2024-10-07 astro-ph.HE
Radiation-driven outflows in AGNs: Revisiting feedback effects of scattered and reprocessed photons
利用$ M_\mathrm{BH} = 10^{8} M_{\odot} $对超大质量黑洞周围$ 0.01-7\, \mathrm{pc} $区域的慢旋转吸积流进行了二维流体动力学模拟。吸积流受到来自中央活动星系核（AGN）的光子的照射。除了来自活动星系核的直接辐射外，我们还包括了“再辐射”，即，局部产生的汤姆逊散射辐射、线辐射和韧致辐射。与以前的工作相比，我们改进了活动星系核中心X射线光子汤姆逊散射辐射力的计算。我们发现，这种改进可以显着增加的质量流量和速度的流出。我们比较了外流的性质-包括外流的质量流率、速度和动力学光度-在我们的模拟中与在活动星系核中观测到的外流性质，发现它们具有很好的一致性。这意味着线力和再辐射力的结合可能是观测到的活动星系核外流的起源。
2019-10-01 astro-ph.HE
Radiation Magneto-hydrodynamic Simulations of the Formation of Hot Accretion Disk Coronae
利用三维辐射磁流体动力学（MHD）模拟方法，探讨了在吸积盘光球层上方形成磁压支撑的高温日冕的新机制。通过平衡磁盘表面的辐射冷却与由于磁旋转不稳定性（MRI）驱动的湍流耗散而导致的加热，自洽地计算磁盘的热特性。正如在以前的工作中所指出的，我们发现每单位质量的耗散率随着中平面以上的高度而急剧增加，这与α-圆盘模型形成鲜明对比，该模型假设这个量是常数。因此，我们发现在低表面密度（因此是浅光球层）的模拟中，光球层上方耗散的能量比例是显著的（在我们的最低表面密度模型中约为3.4%），并且这一比例随着表面密度的降低而增加。当吸积能量的一个显着的分数是在光学薄光球耗散，气体温度大幅增加，形成高温，磁压支持的日冕。在磁盘电晕的体积平均温度是10倍以上的磁盘中面。此外，日冕中的气体温度与气体密度呈强反相关，这意味着MRI湍流形成的日冕是斑块状的。这种形成吸积盘日冕的机制有助于解释活动星系核的光谱指数与光度之间的关系以及某些活动星系核的软X射线过剩现象。它也可能与X射线双星的光谱状态变化有关。
2014-02-12 astro-ph.HE
Self-Regulation of AGN in Galaxy Clusters
星系团的冷核被认为是由低能量的活动星系核（AGN）加热的，活动星系核的吸积受反馈调节。然而，活动星系核喷出的热气与周围的团内介质之间的相互作用是非常难以模拟的，因为它涉及到广泛的空间尺度和瑞利-泰勒（RT）不稳定的气体。本文对星系团中的活动星系核进行了一系列三维流体动力学模拟。我们的自适应网格模拟包括辐射冷却，AGN加热和RT驱动的湍流，这是至关重要的模拟这种演变的亚网格模型的处方。活动星系核的加热被认为与聚集在星系团中心区域的静止质量能量成正比。对于大范围的反馈效率，集群自我调节至少$10^9$几年。加热通过一系列爆发来平衡冷却，典型的复发时间约为8000万年，这一时间尺度仅取决于全球星系团的性质。在某些条件下，我们发现在金属丰度的集群内介质的中心下降。假设这里使用的亚网格模型捕捉到了它的所有关键特性，湍流在星系团核心的活动星系核的自我调节中起着至关重要的作用。
2009-05-29 astro-ph.HE
Effects of Anisotropic Viscosity on the Evolution of Active Galactic Nuclei Bubbles in Galaxy Clusters
活动星系核喷流与星系团内介质的相互作用是制约超大质量黑洞对星系团内介质的反馈和供给的关键因素。关于活动星系核反馈的许多认识是从纯流体动力学模型中获得的，然而，这种近似是否适用于磁化的、弱碰撞的ICM需要严格地检验。例如，在流体动力学模拟中，活动星系核吹出的气泡很容易被流体不稳定性破坏，这使得很难解释观测到的气泡（如英仙座西北部的幽灵气泡）的一致性。为了研究磁张力和粘性在现实条件下是否可以保持气泡的完整性，我们进行了第一次Braginskii磁流体动力学模拟射流膨胀气泡在介质中与纠缠的磁场。我们发现，单独的磁张力是不够的，以防止气泡变形，由于大的速度剪切在早期阶段的演变。尽管在缠结磁场中未抑制的各向异性粘度可以具有与各向同性粘度类似的效果，但是当压力各向异性受到微观等离子体不稳定性的限制时，粘度的水平基本上受到限制，从而不能防止气泡变形，如在无粘性情况下。我们的研究结果表明，Braginskii粘度是不太可能的主要机制，抑制AGN气泡的流体不稳定性，它仍然是一个具有挑战性的任务，重现所观察到的平滑和连贯的气泡。由于ICM的动力学影响和加热严重依赖于气泡的形态，我们的研究突出了“微观物理”对AGN反馈过程的宏观性质的基本作用。
2019-09-16 astro-ph.HE
Swimming against the current: Simulations of central AGN evolution in dynamic galaxy clusters
我们提出了一系列的三维流体动力学模拟的中央活动星系核驱动的喷流在一个动态的，宇宙演化的星系团。扩展以前的工作，我们研究的喷流功率范围从L_jet = 10^44 erg/s到L_jet = 10^46 erg/s，持续时间从3000万年到20000万年。我们发现，集群气体的大规模运动扰乱活动星系核喷流，导致能量分布在整个集群的中心，而不是局限于一个狭窄的角度围绕射流轴。喷流的破坏也导致了多个不连续的X射线泡的出现，从一个长时间的活动星系核与恒定的亮度。这意味着在一个星系团中观测到多个气泡并不一定是活动星系核占空比的表现。我们发现活动星系核的“影响范围”，即星系团受到喷流强烈影响的径向尺度，其尺度为R ~ L_jet^（1/3）。活动星系核活动持续时间的增加并不会显著增加活动星系核影响的半径，但会改变活动星系核影响的大小。活动星系核如何将能量传递给星系团将决定能量沉积在哪里：需要高光度来加热星系团核心之外的物质，而低光度，长持续时间的活动星系核在加热内部几十kpc时更有效。
2010-10-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
