Tilted Accretion Disks
本章回顾黑洞自旋轴与吸积盘角动量轴倾斜对吸积系统的动力学、热力学及观测外观的影响，探讨其普遍性，综述不同类型盘的模拟结果，强调特有现象学及观测应用。
2024-04-15 astro-ph.HE
Numerical relativity simulations of thick accretion disks around tilted Kerr black holes
在这项工作中，我们提出了三维数值相对论模拟厚吸积盘周围倾斜克尔BH。我们研究了三种不同初始盘模型在一系列初始黑洞自旋幅度和倾斜角下的演化。对于所有考虑的盘-黑洞质量比（0.044 - 0.16），我们观察到显着的黑洞岁差和章动在演化过程中。这表明，对于这样的质量比，通过在固定的背景黑洞时空中演化来忽略盘的自引力是不合理的。我们发现，这两个更大规模的模型是不稳定的Papaloizou-Pringle（PP）的不稳定性，这些PP-不稳定的模型仍然不稳定的所有初始自旋和倾斜角考虑，显示不稳定性的发展是一个非常强大的功能，这样的PP-不稳定磁盘。我们最轻的模型是稳定的，它是天体物理学上最有利的致密双星合并的结果。黑洞自旋和盘之间的倾斜在PP不稳定性的增长过程中被强烈调制，导致在具有恒定比角动量l的最大质量模型中黑洞自旋和盘角动量的部分全局重新排列。对于具有非恒定l轮廓的模型，我们观察到一个长寿命的m = 1非轴对称结构，该结构在盘的内部区域显示出倾角的强烈振荡。这种效应可能与Kozai-Lidov振荡的发展有关。我们的模拟也证实了早期的研究结果，PP不稳定性的发展导致长期发射的大振幅引力波，主要是为l = m = 2多极模式。BH旋进对倾斜BH环面系统的引力波的影响仍然是一个有趣的开放性问题，需要比这项工作中提出的时间长得多的模拟。
2016-02-27 astro-ph.HE gr-qc
Thick Accretion Disk Model for Ultraluminous Supersoft Sources
我们提出了一个几何厚，超爱丁顿吸积盘模型，其中光学厚风是不必要的，了解超铝超软源（ULS）。对于高质量吸积率$\dot M \ga 30\dot M_{\rm Edd}$和不小的倾角$θ\ga 25^{\circ}$，其中$\dot M_{\rm Edd}$是爱丁顿吸积率，从热的内部区域的硬光子可能被遮蔽的几何厚的内盘，因此只有软光子从外部薄盘和外光球的厚盘可以到达观察者。我们的模型可以很自然地解释典型热半径和热温度$R_{\rm bb} \propto T_{\rm bb}^{-2}$之间的近似关系。此外，厚盘模型可以统一ULS和正常的超亮X射线源，其不同的观测特征可能与倾角和质量吸积率有关。通过与光学厚外流模型的比较，我们发现在我们的模型中需要更小的质量吸积速率。
2016-01-18 astro-ph.HE
Effective Inner Radius of Tilted Black Hole Accretion Disks
确定天体物理学黑洞自旋的主要方法之一是实际测量周围吸积盘的内径，并利用它来推断自旋。通过比较一些不同的估计的内径从模拟倾斜的吸积盘与不同的黑洞自旋，我们表明，这样的程序可以得到相当错误的答案。在0 <= a/M <= 0.9的范围内，我们发现，对于具有适度倾斜（15度）的中等厚度盘（H/r ~ 0.2），内半径几乎与自旋无关。这个结果可能取决于倾斜，使得对于较大的倾斜，甚至可能是内半径将随着自旋的增加而增加。在相反的限制，我们确认通过数值模拟的未倾斜的磁盘，在零倾斜的限制，内半径恢复约预期的依赖于自旋。
2009-10-29 astro-ph.HE
Unstable mass-outflows in geometrically thick accretion flows around black holes
黑洞周围的吸积流通常会导致质量外流，这种外流经常表现出不规则的行为。利用二维含时流体动力学计算，我们表明，在低角动量吸积流和平流主导吸积流等厚吸积流的情况下，质量外流是不稳定的。对于低角动量流动，当粘性参数$α$为$α\le 10^{-3}$时，赤道面上向内吸积的物质与沿旋转轴向外流出的气体发生相互作用，在两种流动的界面处形成离心支撑的斜激波。在激波内部产生的热的稀薄的团块向外边界生长，导致爆发性的物质外流。对流主导的吸积流最终形成一个圆环盘，其内缘位于$3R_{\rm g} \le r \le 6R_{\rm g}$，中心位于$6R_ {\rm g} \le r \le 10R_{\rm g}$，在圆环盘的内缘附近间歇性地形成一系列热团，并沿圆环盘的外表面生长。其结果是，亮度和质量流出率被不规则地调制，亮度增强10-40%，质量流出率增加几十倍。我们解释的不稳定性的流出是由于开尔文-亥姆霍兹不稳定性，检查理查森数的开尔文-亥姆霍兹标准的内部区域的流动。我们认为，Sgr A* 的耀斑现象可能是由不稳定的质量外流引起的。
2015-07-15 astro-ph.HE
New closed analytical solutions for geometrically thick fluid tori around black holes: Numerical evolution and the onset of the magneto-rotational instability
当黑洞的吸积速率远低于爱丁顿速率时，就会形成一个几何厚度大、辐射效率低的吸积盘状态。有一个有限的封闭形式的物理解决方案的几何厚（非自引力）环形平衡的完美流体的旋转黑洞，这些主要是用来作为初始条件的吸积在上述模式的模拟。然而，不同的初始配置可能会导致不同的结果，从而从这种模拟中得出观测预测。我们扩大了已知的平衡，由一些封闭的多参数解决方案与各种可能性的旋转曲线和几何形状。然后，我们问是否选择这些作为初始条件的影响发病的吸积和渐近状态的磁盘。我们研究了一组例子，从推导出的解决方案中详细，我们分析估计的增长的磁旋转不稳定性（MRI）从他们的旋转曲线和发展的解析获得的环面使用二维磁流体动力学代码HARM。然后通过质量、能量和角动量吸积率来研究演化的性质。旋转曲线有一个决定性的作用，根据我们的分析MRI估计吸积的数值发病：在前几个轨道周期，平均吸积率是线性成比例的初始MRI率在环。在所研究的类内的任何初始条件下，在$\gtrsim 10$轨道周期的演化之后获得的最终状态大多是定性相同的，并且定量性质在单个数量级内变化。吸积流体的能量的平均值对初始数据有不规则的依赖性，并且在某些情况下，能量是其静止质量的许多倍的流体是系统地吸积的。
2018-02-26 astro-ph.HE gr-qc
Conservative GRMHD Simulations of Moderately Thin, Tilted Accretion Disks
本文介绍了我们最新的数值模拟的吸积盘是不对准的克尔黑洞的旋转轴。在这项工作中，我们使用一个新的，完全保守的版本的宇宙++广义相对论磁流体动力学（GRMHD）代码，再加上一个特设的冷却功能，旨在控制磁盘的厚度。这些使我们能够模拟最薄的倾斜吸积盘以往任何时候都使用GRMHD代码。通过这种方式，我们能够探测圆盘的无量纲应力和刻度高度变得可比的区域。我们目前的结果为逆行和逆行病例。模拟的Bardeen-Petterson倾斜盘即使在盘的最里面也没有显示出Bardeen-Petterson对准的迹象。然而，模拟的逆行倾斜盘确实显示出适度的对齐。这些结果的含义是，参数空间与Bardeen-Petterson对齐的Bardeen-Petterson磁盘可能是相当小的，只包括非常薄的磁盘。与我们以前的工作不同，我们没有发现在我们模拟的倾斜圆盘中存在驻波的证据。我们将此归因于小黑洞自旋，小倾角，小磁盘规模的高度在这些模拟的组合。我们还补充了越来越多的文献指出，在全球模拟的吸积盘的磁旋转不稳定性驱动的湍流是不是各向同性的。最后，我们提供了我们的适度薄，非倾斜参考模拟和其他数值模拟薄磁盘在文献中的比较。
2014-09-05 astro-ph.HE
Embedded BHs and multipole globules: Clustered misaligned thick accretion disks around static SMBHs
我们研究了围绕中心静态史瓦西黑洞的未对准（倾斜）环面簇。为此，我们考虑了一组几何厚，压力支持，完美的流体环面分析纯流体动力学模型。我们研究了环面碰撞的出现，因此，由环面组成的聚集体的稳定性与不同的倾角相对于一个固定的远距离观察者。通过引入一个主导函数来控制黑洞吸引子周围的环面分布，将倾斜环面的集合体建模为一个单轨道结构。最终，根据环面的厚度，可以看到环面凝聚体是一个（多极）轨道物质团，具有不同的环面自旋方向，覆盖着嵌入的中心黑洞。这些系统被证明包括环面与新兴的不稳定相吸积到中央黑洞。因此，我们提供了一个评价的量相关的环面能量，如质量通量，的duppy通量，通量厚度取决于多变流体的模型参数。因此，这种分析的存在和性质的倾斜环面和聚集的错位磁盘的限制。一些注释包括在聚集体上，包括原喷流，由与几何厚环面相关的开尖解表示。
2020-06-05 astro-ph.HE gr-qc
X-ray Insights into the Nature of PHL 1811 Analogs and Weak Emission-Line Quasars: Unification with a Geometrically Thick Accretion Disk?
我们对33个弱发射线类星体（WLQ）和18个类似于极端WLQ（PHL 1811）的类星体（z ~ 0.5-2.9）进行了X射线和多波长研究。获得了32个物体的新Chandra 1.5-9.5 ks探索性观测结果，而其他物体则获得了存档的X射线观测结果。与典型的类星体相比，这些发光的1型类星体中有很大一部分的X射线明显较弱，包括16个（48%）WLQ和17个（94%）PHL 1811类似物，其平均X射线弱因子分别为17和39。我们测量了一个相对硬（$Γ=1.16_{-0.32}^{+0.37}$）的有效幂律光子指数的堆栈的X射线弱子样品，表明X射线吸收，和光谱分析的一个PHL 1811类似物，J1521+5202，也表明显着的内在X射线吸收。我们比较了X射线弱和X射线正常群体的复合SDSS光谱，并发现了几种X射线弱的光学紫外示踪剂;例如，Fe II静止框架等效宽度和相对颜色。我们描述了如何在我们以前提出的“屏蔽气体”的情况下的取向效应可能统一的X射线弱和X射线正常人口。我们认为，屏蔽气体可以自然地理解为一个几何厚的内吸积盘，屏蔽电离连续的宽线区域。如果WLQ和PHL 1811类似物具有非常高的爱丁顿比，则内盘可能显著膨胀（例如，细长盘）。屏蔽的广泛的发射线区域的几何厚盘可能有一个显着的作用，在设置广泛的分布C IV静止框架等效宽度和蓝移类星体更普遍。
2015-03-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Energy flows in thick accretion disks and their consequences for black hole feedback
我们研究几何厚吸积盘，光学厚和薄，使用广义相对论，三维模拟黑洞吸积流的能量流。我们发现，对于非旋转黑洞的总反馈的效率从厚吸积盘是$3\%$ -大约一半的薄盘效率。这部分能量最终分配在外流和辐射之间，后者随着超临界吸积率的吸积率而微弱地缩放，并返回到星际介质。吸积到旋转的黑洞上的效率更高，因为旋转能量的额外提取。然而，射流分量是准直的，并且可能仅与环境微弱地相互作用，而流出和辐射分量覆盖宽的立体角。
2016-06-17 astro-ph.HE
On the dynamics of tilted black hole-torus systems
我们提出了一个{ \it倾斜}黑洞厚吸积盘系统的三维数值相对论模拟结果。模拟分析使用示踪剂粒子在光盘中的平流与流量。这种示踪剂，我们在这些新的模拟中首次采用，提供了一个强大的手段来详细分析倾斜黑洞环面系统的复杂动力学。我们展示了如何使用它有助于洞察系统的整体动力学，讨论所观察到的黑洞进动的起源和发展的全球非轴对称$m=1$模式的光盘。我们的三维模拟表明，准周期振荡（QPOs）的瞬时吸积率的存在下，与在低质量X射线双星与黑洞或中子星组件中观察到的兼容的范围内的频率。主低频峰值和第一泛音的频率比是$o_1/f \sim 1.9$，当将QPO建模为轴对称环面中的$p$模式振荡时，不能获得该频率比。
2016-06-17 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole Accretion with Saturated Magnetic Pressure and Disk Wind
本文构建了包含饱和磁压和盘风的黑洞吸积盘解析模型，发现磁压在塑造盘结构中起主导作用，且盘光度在8倍爱丁顿极限处饱和，为黑洞质量估计和标准烛光提供了理论依据。
2023-07-13 astro-ph.HE
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
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
A physical model for the flickering variability in cataclysmic variables
在所有类型的吸积致密天体中都观察到非周期性宽带变率（也称为闪烁）。这种变化的许多统计特性可以自然地解释与波动的吸积盘模型，其中通过磁盘的质量传递速率的变化调制的本地粘性时标和传播向中央紧凑的对象。在这里，最近开发的模型实现首次应用于用开普勒卫星观察到的灾变变星（MV Lyrae）的时间平均高频变化。一个定性良好的数据拟合，表明存在的几何厚的内部流与大粘度参数，从$\sim0.12R_{\odot}$一直延伸到白矮星表面。一个简单的光谱模型的系统表明，几何厚的组件将不会有太大的贡献，所观察到的光通量源自几何薄外盘。相反，X射线再处理从几何厚盘到薄盘提出作为一种机制来解释所观察到的变化。在吸积的中子星/黑洞（X射线双星）和活动星系核中也推导出类似的流动。此外，对激变变星的日食测绘研究似乎也表明，存在着一个几何上扩展的流向吸积盘内边缘的流动。波动的吸积盘模型在这里应用是令人鼓舞的理解的起源闪烁的激变变量，以及在X射线双星和活动星系核，通过提供一个统一的计划，以解释观察到的宽带变化的特点，观察到整个紧凑的吸积系统。
2013-11-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Resolving the radio loud/radio quiet dichotomy without thick disks
Mehdipour和Costantini在XMM-牛顿档案中对射电大声活动星系的观测显示，电离风的柱密度和射电响度参数之间存在很强的反相关性，这为喷流可能在薄盘中蓬勃发展提供了证据。这与数十年的分析和数值研究形成鲜明对比，这些研究表明射流的形成取决于内部几何厚盘结构的存在，该结构用于准直和加速射流。厚磁盘出现在辐射效率低下的磁盘与子爱丁顿以及超级爱丁顿吸积制度，但我们表明，风和喷气机之间的逆相关性生存的地方，它不应该，即在光度制度通常归因于无线电安静的活跃星系与薄磁盘建模。这与其他证据一起反对厚盘作为射电强/射电静二分法背后的基础，开辟了一种可能性，即喷射与非喷射的黑洞可以在辐射有效的薄盘吸积的背景下理解。
2019-04-24 astro-ph.HE
Geometrically thin accretion disk around Maclaurin spheroid
利用半解析数值模型研究了Maclaurin椭球（MS）周围几何薄而光学厚的吸积盘。主要的兴趣是在所谓的α盘的内部区域，α是粘度参数。分析计算中假设辐射压力和气体压力分别对爱丁顿质量吸积率和$\dot{M}\lesssim 0.1\dot{M_{Edd}}$起主导作用。我们发现，在MS的偏心率的变化给出了在发射光谱的高频区的变化。我们发现，磁盘参数是依赖于偏心率的MS。我们的半解析结果表明，定性的偏心率的MS增加有相同的行为，在质量吸积率的减少。数值模拟了MS周围吸积盘的粘性时间演化。在数值模拟中，我们发现，如果物体的离心率很高，物质在粘性演化过程中将缓慢扩散。这提供了一个线索，如何自旋上或自旋下可以改变时间演化的吸积盘使用一个简单的牛顿方法。光谱的变化可用于确定MS的偏心率，从而确定MS的周期。
2014-11-22 astro-ph.HE
Limiting effects in tori clusters
我们考虑围绕一个超大质量黑洞的未对准环面的聚集体。通过引入一个主导函数来控制黑洞吸引子周围的环面（和圆盘内的最大压力点）的分布，将倾斜环面的聚集体建模为单个轨道配置。绕轨道运行的星系团由几何上厚的、压力支撑的、理想的流体环组成。这种分析限制了倾斜环面和更一般的轨道盘聚集体的存在和性质。我们研究的约束环碰撞出现和不稳定的团聚体的环一般的相对倾角，环的几何厚度和振荡现象的可能影响。讨论了无量纲参数$ξ$对轨道环状结构的依赖性，该参数表示BH的总转动能与BH的质量的关系，并将$ξ$与吸积过程的特征联系起来。
2022-03-28 astro-ph.HE gr-qc
Accretion around black holes: The geometry and spectra
对黑洞X射线双星和活动星系核的观测表明，围绕黑洞的吸积流是由热的和冷的气体组成的，理论上可以用热的几何厚的日冕位于冷的几何薄的盘的上面和下面，或者用内平流为主的吸积流连接到外薄盘来描述。本文综述了黑洞周围的吸积流，重点讨论了决定吸积气体热态和冷态构型的物理机制，以及这种构型如何随吸积速率而变化，从而产生各种光度和光谱。
2022-01-17 astro-ph.HE
Tilted black hole accretion disc models of Sagittarius A*: time-variable millimetre to near-infrared emission
对银河系中心黑洞候选者Sgr A* 的高分辨率、多波长和时域观测，可以直接检验当代吸积理论。到目前为止，所有的模型都假设吸积盘和黑洞角动量轴之间是对齐的，但这对于像Sgr A* 上那样的几何厚吸积流是不合理的。相反，我们计算的图像和光谱从一组模拟的吸积流错位（“倾斜”）15度的黑洞自旋轴，并将它们与毫米（mm）近红外（NIR）观测。来自偏心流体轨道的非轴对称驻波占主导地位的排放，导致广泛的可能的图像形态。这些影响使先前通过模型拟合得到的参数估计无效，包括对无量纲黑洞自旋的估计，除非自旋或倾斜值可能较低。在1.3毫米时，图像具有新月形的形态，黑洞阴影可能仍然可以用于未来的毫米VLBI观测。冲击加热导致高能电子（T > 10^12 K），这可以自然地产生观察到的近红外通量，光谱指数和快速变化（“耀斑”）。这种近红外发射与毫米中的发射不相关，这也与观测结果一致。这些是第一个模型，自洽地解释了时间变量毫米到近红外发射的Sgr A*。该模型的预测，包括显着的结构变化与毫米VLBI观察到的动力学（小时）和透镜-Thirring岁差（日-年）的时间尺度;和30-50微弧秒的变化，质心位置从极端的引力透镜事件在近红外耀斑，未来的VLT仪器重力检测。如果观测到的近红外辐射是由倾斜的吸积盘中的激波加热引起的，那么银河系中心的黑洞就有一个正的、非零的自旋参数（a > 0）。
2012-04-19 astro-ph.GA 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
Formation of Precessing Jets by Tilted Black-hole Discs in 3D General Relativistic MHD Simulations
从很远的距离落入黑洞（BH）的气体不知道BH的自旋方向，并且吸积盘和BH自旋之间的不对准预计是常见的。然而，倾斜盘的物理特性（例如，角动量传输和喷流形成）知之甚少。使用我们新的GPU加速代码H-AMR，我们以迄今为止最高的分辨率对快速旋转的BH周围的倾斜厚吸积盘进行了3D广义相对论磁流体动力学模拟。我们探讨了磁盘的热压力占主导地位的磁压力的限制，并首次表明，对于不同的磁场强度的BH，这些流量发射磁化相对论射流沿旋转轴的倾斜盘（而不是BH）传播。如果强大的大尺度磁通量到达黑洞，它会弯曲圆盘内部的几个引力半径，并喷射出与黑洞自旋部分对齐的射流。在较长的时间尺度上，模拟的光盘射流系统作为一个整体经历了透镜-Thirring进动和方法对齐，首次证明，射流可以用作光盘进动的探针。当圆盘湍流被很好地解决时，我们的孤立圆盘就会散开，导致对齐和进动都减慢。
2022-12-05 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Formation of black hole and accretion disk in a massive high-entropy stellar core collapse
我们提出的第一个完全广义相对论轴对称模拟的旋转高熵恒星的核心崩溃的黑洞和吸积盘的数值结果。考虑到相关的微观物理进行模拟。初始条件为球形核，电子分数为常数（$Y_e = 0.5$），每个重子的熵为$s$ = 8 $k_B$，并叠加了角速度.在早期阶段，核心以类似的方式塌陷。然后，由于自由核子的气体压力，它经历了一个弱的反弹。由于反弹很弱，核心最终坍缩成一个黑洞。随后的演化取决于初始角速度。当自转不快时，形成几何上薄（但光学上厚）的吸积盘，在盘的内部形成激波。对于中等旋转的情况，薄的吸积盘在激波产生的热能充分积累后，最终膨胀成几何上厚的环面。此外，对流发生在环面内部。由于对流运动，中微子光度随时间变化剧烈。相反，对于快速旋转的情况下，一个几何厚环面形成后不久，黑洞形成，对流活动是弱的，由于周转模式的存在。
2011-05-24 astro-ph.HE gr-qc
Disc Tearing and Bardeen-Petterson Alignment in GRMHD Simulations of Highly Tilted Thin Accretion Discs
明亮的活动星系核（AGN）和X射线双星（XRB）通常包含几何上薄的、辐射冷却的吸积盘。根据理论，在许多情况下，这些黑洞最初与黑洞赤道高度错位。在这项工作中，我们提出了第一个广义相对论磁流体动力学模拟非常薄的（h/r~0.015-0.05）吸积盘周围的快速旋转（a~0.9）黑洞和倾斜45-65度。我们表明，内部区域的磁盘与h/r<0.03对齐的黑洞赤道，虽然比分析工作预测的半径小。内部对准和外部未对准的盘区域由倾斜角的急剧中断分离，伴随着密度的急剧下降。我们发现，由旋转的黑洞的帧拖动压倒了磁盘的粘度，这是自洽产生的磁化湍流，撕裂光盘，并形成一个快速旋进的内子盘周围的一个缓慢旋进的外子盘。我们发现，该系统产生一对相对论射流的所有初始倾斜值。在小距离处，黑洞发射的喷流与内子盘一起快速进动，而在大距离处，它们与外子盘部分对齐，进动较慢。如果撕裂半径能在未来的工作中精确建模，基于进动驱动的准周期振荡的黑洞自旋的发射模型无关的测量可能成为可能。
2022-08-10 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
A study of a tilted thin inner accretion disk around a spinning black hole
克尔黑洞周围薄吸积盘的内部可以作为研究强引力区物理的重要工具。这种盘相对于黑洞自旋轴的倾斜对于这个目的特别有用，因为这种倾斜可以通过Lense-Thirring进动对观察到的X射线光谱和定时特征产生显着影响。然而，由于众所周知的巴丁-彼得森效应，内盘被预测会与黑洞的自旋方向一致。在这里，我们计算，分析和数值，径向轮廓薄吸积盘倾角在粘性制度（即，$α$ > H/R; $α$是Shakura-Sunyaev粘度参数，H是盘厚度，R是径向距离）。我们表明，内盘可能不会在所有的参数值的某些合理的范围内对齐。这使得内吸积盘在探测黑洞参数和强引力区的吸积过程方面具有特别的前景。
2019-02-01 astro-ph.HE gr-qc
Electron Heating in the Trans-Relativistic Perpendicular Shocks of Tilted Accretion Flows
本文利用二维粒子模拟研究黑洞倾斜吸积流中跨相对论性垂直无碰撞激波的电子加热，发现激波后电子温度超出绝热预期的幅度与马赫数呈幂律关系，并揭示不同温度比下磁泵浦与平行电场加热的主导机制，为 GRMHD 模拟提供亚网格模型。
2024-02-20 astro-ph.HE
Thick disk accretion in Kerr space-time with arbitrary spin parameters
在本文中，我们将我们以前关于黑洞和超自旋球对称吸积的工作推广到流体初始角动量有限的情况。我们运行2.5D和3D广义相对论流体动力学模拟的吸积的脂肪盘。我们研究如何吸积过程的变化，通过改变我们的模型的参数值。我们表明，流体角动量的值决定了关键的打开和关闭生产强大的赤道外流周围的超旋。对于共转盘，赤道外流有效地产生，即使相对较低的自旋参数或相对较大的超旋半径。相反，对于反向旋转的圆盘，赤道流出被显著抑制，并且它们仅在有限的情况下是可能的。我们还研究了倾斜盘周围的吸积。
2010-09-26 astro-ph.HE gr-qc
Optical and near-infrared spectroscopy of the black hole GX 339-4 II. The spectrocopic content in the low/hard and high/soft states
作为对我们在ESO/VLT FORS 2和ISAAC于2010年初进行的两个硬态和一个软态观测中对GX 339-4连续谱特性的光学和近红外研究的补充，我们在这里报告了我们对相同观测的谱线分析结果。在软态下，存在强的巴耳末，Paschen和Brackett发射线点的光学和近红外光谱源于照射色球的光学厚和几何薄吸积盘。这些HI功能中的大多数仍然检测到在两个硬状态的排放，但被掩盖的紧凑的射流连续。我们还确认存在一个广泛的Hbeta吸收功能，突出的软状态和浅的第一硬状态，我们认为形式在深层的光学厚吸积盘。然而，在第二硬态中不存在该谷，这可能是在椎间盘平面上方形成几何厚的延伸包络并最终包围形成Hbeta吸收特征的区域的结果。我们通过一个广泛的Pabeta发射线的存在下，这是恒定的第一硬态，但相关的基础连续在第二硬态，指向不断变化的物理性质，检测到这个信封。我们认为，这种行为可能是一致的发射热驱动吸积盘风在第二硬状态。
2014-05-14 astro-ph.HE
Shadows and Polarization Images of a Four-dimensional Gauss-Bonnet Black Hole Irradiated by a Thick Accretion Disk
College of Physics and Electronic Engineering, Chongqing Normal University（重庆师范大学物理与电子工程学院）；School of Material Science and Engineering, Chongqing Jiaotong University（重庆交通大学材料科学与工程学院）；Department of Mathematics, School of Science, University of Management and Technology（管理技术大学理学院数学系）；Department of Mathematics, COMSATS University Islamabad, Lahore Campus（科摩特斯伊斯兰堡大学拉合尔校区数学系）
研究四维高斯-博内黑洞在厚吸积盘照射下的阴影和偏振特性，揭示其与各向异性发射及时空结构的关系。
2026-03-07 astro-ph.HE gr-qc
Radiatively Inefficient Accretion Flow Simulations with Cooling: Implications for Black Hole Transients
研究了光学薄辐射冷却对辐射低效吸积流结构的影响。流动结构在几何上是厚的，并且与气体密度和冷却无关，如果冷却时间长于粘性时标（即，$t_{\rm cool} \gtrsim t_{\rm visc}$）。对于更高的密度，气体可以在吸积之前冷却，形成标准的几何薄，光学厚的Shakura-Sunyaev盘。对于通常的冷却过程（如韧致辐射），我们期望内部热流和外部薄盘。对于一个短的冷却时间的吸积流分为两个阶段：一个辐射效率低下的热日冕阶段和一个冷薄盘。我们认为，有一个上限对应于一个临界值的$t_{\rm cool}/t_{\rm ff} (\sim 10-100)$，冷却时间和自由落体时间的比率的热电晕的密度。基于我们的模拟，我们已经开发了一个模型的瞬态观测黑洞X射线双星（XRB）。由于质量吸积速率的增加，处于静止热RIAF状态的XRB可以过渡到冷黑体主导状态。从薄盘到RIAF的转变是由于吸积导致的质量耗尽;当冷却时间变得比内半径处的粘性时间长时，转变发生。由于几何薄盘的粘性时间尺度相当长，高软状态预计将是长寿命的。黑洞瞬变的不同时间尺度对应着不同的物理过程，如粘性演化、冷却和自由落体。我们的模型捕捉到的XRB中观察到的状态转换的整体特征。
2013-08-03 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
Geometrically Thin Sub-Eddington AGN Accretion Disks show a suppressed Lyman Edge
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Institute for Advanced Study, Princeton（普林斯顿高等研究院）
针对AGN观测缺乏理论预测的莱曼边问题，利用磁压主导的亚爱丁顿三维MHD吸积盘模拟，发现低密度导致莱曼边被抑制，为调和理论与观测提供了可能方案。
2026-09-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
High-Frequency and Type-C QPOs from Oscillating, Precessing Hot, Thick Flow
最近的研究表明，在低质量，黑洞X射线双星（LMXB）的高频准周期振荡（QPOs）和低频，C型QPO之间的明显相关性的动机，我们探索一个模型，解释所有三个QPOs的振荡，旋进热流在截断盘几何形状。我们的模型倾向于将两个高频QPO归因于热厚流的呼吸和垂直周转频率模式，尽管我们不能排除开普勒和m=-1径向周转模式，但这两个高频QPO通常以接近3：2的频率比发生。在任何一种情况下，C型QPO都归因于岁差。QPO的相关性来自于所有三个频率都与相同的几何结构相关联的事实。虽然精确的QPO频率对黑洞的质量和自旋很敏感，但它们在爆发过程中的演化主要与几何上薄的光学厚盘和内部热流之间的截断半径有关。我们表明，在LMXB GRO J1655-40的情况下，该模型可以解释所有三个QPO的一个同时观测，并且该模型的外推似乎与三个分量中只有两个分量的低频观测相匹配。因此，该模型可能能够使用单个简单几何模型的特性来统一多个QPO观测。
2016-06-17 astro-ph.HE
Vertical Structure of Neutrino-Dominated Accretion Disk and Applications to Gamma-Ray Bursts
我们在球坐标系中重新讨论了中微子主导的吸积流的垂直结构。我们强调，当平流占优势时，流动应该是几何厚度的.在我们的计算中，中微子湮灭的亮度提高了一个或两个数量级。沿着旋转轴的空漏斗可以很自然地解释中微子的可湮灭抛射。
2009-12-18 astro-ph.HE
Effects of Heat Conduction on Blocking off the Super-Eddington Growth of Black Holes at High Redshift
本文研究高红移黑洞周围气体热传导对超爱丁顿吸积的阻断作用，推导出实现各向同性加热的条件及超爱丁顿吸积的新判据。
2023-04-14 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Probing the Scalar Hair of Rotating Horndeski Black Holes through Thick Disk Images
School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology（华南理工大学物理与光电学院）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao-Tong University（上海交通大学李政道研究所）；School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Ministry of Education), Beijing Normal University（北京师范大学多尺度自旋物理教育部重点实验室）
研究通过厚盘图像分析标量发对吸积流成像的影响，发现标量发略微改变流入和磁场结构，但增强引力红移，减少总辐射和环亮度，提出第一光环的最大干涉直径是约束黑洞发的潜在观测量。
2026-04-01 astro-ph.HE gr-qc
Imaging and Polarimetric Signatures of Konoplya-Zhidenko Black Holes with Various Thick Disk
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）
研究KZ黑洞周围厚盘的成像特性，采用RIAF和BAAF模型，分析图像形态与偏振特征，揭示近视界吸积物理。
2026-04-29 astro-ph.HE gr-qc
General relativistic radiative transfer: formulation and emission from structured tori around black holes
我们构建了一个广义相对论性的辐射转移（RT）公式，适用于天体物理环境中有质量或无质量的粒子。从第一原理推导，公式显然是协变的。吸收和发射，以及相对论，几何和光学深度的影响处理自洽。RT公式可以处理3D几何设置和结构化对象，其具有跨对象和沿着视线的光学深度的变化和梯度。质量的存在导致沿着粒子束射线的强度变化被像差因子减小。我们应用的配方和演示RT计算从吸积环面周围旋转黑洞的发射，考虑两种情况：理想化的光学厚环面，有一个明确定义的发射边界面，和结构环面，允许在环面内的吸收系数和发射率的变化。计算了这些环面的强度图像和发射光谱。几何效应，如透镜诱导的自掩星和多重图像的贡献是更显着的吸积环比几何薄吸积盘。光学薄的吸积环发射线轮廓与来自光学厚的吸积环和光学厚的几何薄的吸积盘的线轮廓是可区分的。光学薄吸积环的线轮廓对观察倾角的依赖性比光学厚吸积环或吸积盘的线轮廓弱，特别是在高观察倾角处。在有限光学深度的吸积环中存在着边缘效应。最后，在相对论性致密天体上的吸积流中，会发生引力诱导的线共振。这种共振很容易发生在3D的流动中，但在2D的流动中却不容易发生，例如围绕黑洞的薄吸积盘。
2012-07-17 astro-ph.HE gr-qc
Observational properties of puffy disks: radiative GRMHD spectra of mildly sub-Eddington accretion
用广义相对论辐射磁流体动力学方法对恒星质量黑洞周围的吸积盘进行了数值模拟，揭示了吸积盘的垂直分层结构。我们把这些热稳定的数值解称为膨胀盘。在一个致密的、几何上薄的、无量纲厚度为$h/r \sim 0.1$的核心之上，形成了一个膨胀的、几何上厚的低密度层和$h/r \sim 1.0$，它粗略地类似于一个经典的薄吸积盘。本文讨论了膨胀盘的观测性质，特别是在较高的观测倾角下膨胀区对内盘的几何遮蔽，以及辐射沿吸积盘自旋轴的准直，这可能解释某些X射线天体的超爱丁顿光度。我们还提出了合成光谱的膨胀磁盘，并表明，他们是定性的康普顿化薄盘。我们证明了现有的xspec光谱拟合模型提供了很好的适合合成观测的膨胀盘，但不能正确地恢复输入的黑洞自旋。膨胀的区域在光学上仍然很厚，难以散射;在光谱特性上，膨胀的圆盘大致类似于包裹着圆盘核心的温暖日冕。我们认为，膨胀盘可能对应于X射线双星系统的光度超过0.3的爱丁顿光度的中间光谱状态。
2022-07-14 astro-ph.HE gr-qc
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
Circularization of Tidally Disrupted Stars around Spinning Supermassive Black Holes
本文采用后牛顿修正的三维光滑粒子流体动力学模拟方法研究了自旋超大质量黑洞束缚轨道上潮汐扰动星的圆化。我们的模拟表明，碎片圆化敏感地依赖于辐射冷却的效率。如果辐射冷却效率低，碎片循环有两个阶段：第一，恒星碎片流由于相对论性拱点进动而自相交;相交点处的激波使轨道能量热化，碎片在黑洞周围形成几何上厚的环状结构。环通过粘性扩散迅速扩展，导致形成几何厚度的吸积盘。相比之下，如果辐射冷却是有效的，恒星碎片由于自相交激波而形成圆形，并形成几何上薄的环状结构。在这种情况下，耗散的能量可以在碎片圆化过程中发射，作为随后的潮汐破裂耀斑的前兆。对于一颗1兆太阳质量的恒星绕着一个10^6兆太阳质量的黑洞旋转，其辐射能量可能达到~2*10^{52}尔格。我们还发现，一个逆行（反时针）的黑洞自旋的冲击引起的圆化时间尺度短（长）比一个非旋转的黑洞在两种冷却情况下。在辐射有效冷却的情况下，圆化时间尺度非常长，并且对黑洞自旋也很敏感。具体而言，Lense-Thirring扭矩引起动态重要的节点进动，这大大延迟了碎片的循环。另一方面，在辐射效率低的情况下，节点进动太慢而不能产生可观察的签名。我们还讨论了我们的模拟和抛物线的TDEs，大多数恒星潮汐中断的特点之间的关系。
2016-09-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
Disk truncation triggers relativistic jet launching of a highly accreting supermassive black hole
Tohoku University（东北大学）；Nagoya City University（名古屋市立大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；University of Miyazaki（宫崎大学）；The University of Osaka（大阪大学）；Shibaura Institute of Technology（芝浦工业大学）；National Institute of Technology, Ichinoseki College（国立工学期仙学院）
本研究通过XRISM和VLBI观测发现，高吸积率黑洞3C120的冷盘在约20引力半径处截断，内部由热流替代，喷流从该热内流区域发射，支持Blandford-Znajek机制，揭示盘-喷流联系的普适几何转变。
2026-09-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
Optical appearance of Schwarzschild black holes with optically thin and thick accretion disks at various inclination angles
School of Physics, Guizhou University（贵州大学物理学院）
本文研究了Schwarzschild黑洞在不同倾角下的光学外观，通过分析不同吸积盘模型的光线轨迹和透镜效应，揭示了倾角对透镜区域和明亮环形状的影响，为黑洞成像和引力理论检验提供了新视角。
2026-01-07 astro-ph.HE gr-qc
The Nature of Black Hole Shadows
在被光学薄和几何厚的发射区包围的黑洞中，出现了一个明显的视觉特征。这个特征是亮度的一个尖锐边缘的下降，与黑洞阴影一致，这是黑洞的不稳定光子区域在观察者天空中的投影。我们强调了两个关键机制，负责生产锋利的边缘下降：i）减少强度观察到的射线相交的不稳定的光子区域，从而完全吸收事件视界，与射线不（阻挡），和ii）增加强度观察到的射线，沿着扩展，地平线盘旋路径附近的边界不稳定的光子区域（路径延长）。我们证明，黑洞阴影是一个独特的现象，从光子环，模型存在，其中前者可以观察到，但不是后者。此外，我们表明，黑洞的阴影和其相关的视觉签名不同的模型依赖的亮度凹陷与薄盘模型，因为几何厚和光学薄的发射区域，阻塞和路径延长的效果是相当普遍的。因此，黑洞阴影是一个强大的和相当独立的模型观测的吸积黑洞是在深亚爱丁顿制度，如低光度活动星系核（LLAGN）。
2021-08-09 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
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
Shadow and Polarized Images of Schwarzschild-MOG Black Hole Illuminated by Thick Accretion Disk
Chengdu Neusoft University（成都东软学院）；Chongqing Bashu Science City Secondary School（重庆巴蜀科学城中学校）；College of Physics, Chongqing University（重庆大学物理学院）
本研究通过模拟厚吸积盘照亮的Schwarzschild-MOG黑洞阴影与偏振图像，发现MOG参数增大并增亮高阶光子环、拓宽阴影，倾角增强阴影内偏振，为EHT/ngEHT偏振观测约束MOG提供理论诊断。
2026-09-17 astro-ph.HE gr-qc hep-th
