Relativistic Jets in Active Galactic Nuclei und Microquasars
准直外流（喷流）似乎是一种普遍存在的现象，与物质吸积到致密物体上有关。尽管这种普遍存在，射流的许多基本物理方面仍然知之甚少，受到限制。这些问题包括：喷流的发射和加速机制、这些过程与吸积流的性质之间的联系、磁场的作用;喷流在中心吸积天体数万甚至数百万引力半径范围内准直的物理学;喷流的物质含量;将粒子加速到TeV的区域的位置（甚至可能是PeV和EeV）能量（如从许多喷流源观测到的伽马射线发射所证明的）和负责这种粒子加速的物理过程;引起观测到的多波长发射的辐射过程;以及磁场的拓扑结构及其在射流准直和粒子加速过程中的作用。这一章回顾了我们目前对相对论性喷流的理解中的主要已知和未知，在银河系和河外喷流源的主要模型成分的背景下。它讨论了活动星系核（特别是耀变体）和微类星体的具体方面，然后对它们之间的相似性和差异进行了比较讨论。
2016-11-29 astro-ph.HE
Kinetic simulations of the Kruskal-Schwarzchild instability in accelerating striped outflows I: Dynamics and energy dissipation
本研究针对相对论条纹喷流的高效磁耗散机制不明的问题，通过二维、三维粒子模拟研究Kruskal-Schwarzschild不稳定性的演化，揭示其非线性阶段的磁耗散规律，对伽马暴和活动星系核喷流耗散区定位有重要意义。
2024-12-12 astro-ph.HE
Synchrotron and inverse-Compton emission from blazar jets - II. An accelerating jet model with a geometry set by observations of M87
在本文中，我们发展了Potter & Cotter（2012）的喷流模型，包括一个由磁主导的加速抛物面基底过渡到一个缓慢减速的锥形喷流，其几何形状由最近的M87射电观测确定。我们保存相对论能量动量和粒子数沿射流和计算所观察到的同步辐射从射流通过计算综合视线同步不透明度通过射流在其余帧的每一部分的等离子体。通过变换到等离子体沿喷流的静止坐标系中，计算了同步加速器、CMB、吸积盘、星光、宽线区、尘埃环和窄线区光子的逆康普顿辐射。我们适合我们的模型，同时多波长观测的康普顿占主导地位的FSRQ型blazar PKS 0227 -369，与射流几何设置M87和加速散装洛伦兹因子符合模拟和理论。我们调查模型中，射流进入均分在不同的距离沿射流和均分保持通过转换的喷射体动能到粒子加速度。我们发现，喷流必须仍然是磁占主导地位的BLR内，不能均分，由于严重的辐射能量损失。如果喷流在BLR之外的尘埃环（1.5pc）或更远的距离（34 pc）内达到均分，该模型与观测结果（包括无线电数据）非常吻合。我们发现，我们的适合，其中射流进入均分最远沿射流，其中有一个喷流的几何形状的M87缩放线性与黑洞质量，有一个推断的黑洞质量接近以前的估计。这意味着PKS 0227的喷流可以用与M87相同的喷流几何形状来描述。
2012-12-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Alignment of Magnetized Accretion Disks and Relativistic Jets with Spinning Black Holes
吸积黑洞（BH）产生强烈的辐射和强大的相对论喷流，这是由BH的自旋大小和方向的影响。虽然薄的圆盘可能会通过巴丁-彼得森效应与BH自旋轴对齐，但这并不适用于厚圆盘的喷流系统。我们使用全三维广义相对论磁流体动力学模拟研究吸积BH与各种BH自旋矢量和磁盘厚度与磁通量达到饱和。我们的模拟揭示了一个“磁自旋对齐”机制，导致磁化磁盘和射流，以配合BH自旋附近的BH和进一步远离重新定向与外盘。这一机制对BH质量和自旋的演化、BH对宿主星系的反馈以及SgrA* 和M87的解析BH图像都有影响。
2012-11-15 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Forward and Reverse Shock Emission from Relativistic Jets with Arbitrary Angular and Stratified Radial Profiles
本文扩展了数值代码 jetsimpy，使其能模拟具有任意角向和分层径向剖面的相对论性喷流余辉，揭示了能量守恒方案下反向激波辐射与解析模型的显著差异，并验证了其在千新星余辉和 GRB 990123 光学闪拟合中的应用。
2025-07-21 astro-ph.HE
Optically thick jet base and explanation of edge brightening in AGN jets
本文提出活动星系核喷流基座边缘增亮源于洛伦兹因子随极角按幂律递减，使离轴区域光学深度更高、光球层更延展，并通过解析与蒙特卡洛模拟验证，为利用分辨核心反演喷流结构提供新方法。
2023-08-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Powerful radiative jets in super-critical accretion disks around non-spinning black holes
我们描述了一组模拟的超临界吸积到一个非旋转的超大质量BH。吸积流的辐射压力占主导地位，并采取了几何厚盘与双低密度漏斗周围的旋转轴的形式。对于吸积率$\gtrsim 10 \dot M_{\rm Edd}$，漏斗中有足够的气体使该区域光学厚度。来自圆盘的辐射首先流入漏斗，之后它沿着轴加速光学厚的漏斗气体。由此产生的喷流是重子加载的，并具有密度加权的终端速度$\approx 0.3c$。当逸出的气体在光学上变薄时，大部分的辐射亮度都转换成了动能。对于沿轴向下观察的观测者，总能量的各向同性等效光度与在$10^3$爱丁顿吸积的$10^7 M_\odot$ BH的$10^{48}\,\rm erg\,s^{-1}$一样多。因此，从能量上讲，模拟的射流与最强大的潮汐破坏事件的观测结果一致，例如，Swift J1644.然而，喷流速度太低，与J1644中推断的洛伦兹因子$γ> 2$不匹配。在其他潮汐扰动事件中不存在这种冲突。由于有利取向的观测者看到的是高度超爱丁顿的各向同性等效光度，模拟模型可以解释超亮X射线源的观测，至少在光度和能量方面，而不需要中等质量的黑洞。最后，由于模拟的喷流是重子加载的，并且具有温和的相对论速度，它们与SS433中观察到的喷流很好地匹配。然而，后者比模拟射流更准直。这表明，即使磁场对加速并不重要，它们也许仍然在限制喷流方面起作用。
2015-03-02 astro-ph.HE
Magnetised relativistic accretion disc around a spinning, electrically charged, accelerating black hole: case of C-metric
本文针对C度规描述的加速运动带电黑洞，研究其周围磁化厚吸积盘的平衡形状，分析大尺度磁场强度等参数影响，证明可通过环面特征区分C度规与克尔度规，为数值模拟提供测试平台。
2022-05-16 astro-ph.HE
Contribution to the extragalactic neutrino background from dense environment of GRB jets
长伽马射线暴（GRB）是目前确认的粒子加速到相对论能量的站点，由于观测到的伽玛射线发射在GeV-TeV的能量范围。我们考虑的情况下，加速电子的机制也负责加速强子在伽玛射线暴喷流多PeV的能量。由于长伽马射线暴的前身是仍然沉浸在密集的星团中的大质量恒星，这些强子在逃离喷流后可以有效地与物质相互作用。我们从强子与伽玛暴周围巨大云团物质的相互作用中计算了中微子的光谱。这些中微子形成余辉的时间尺度取决于它们在云中的扩散时间尺度。由于这种长时间的延迟，它们与任何特定的伽玛射线暴的识别是不可能的。我们估计的贡献中微子从这样的余辉河外中微子背景最近报道的冰立方天文台。
2022-01-28 astro-ph.HE
Blazar jets as possible sources of ultra-high energy photons: a short review
在这项工作中，我提出了一个定性的讨论在耀变体中产生超高光子的前景。这些源是活动星系核的一个子类，它拥有超大质量黑洞，并向星系际介质发射相对论性喷流。kpc尺度的喷流被认为是由坡印廷通量主导的，并且构成了最有效的宇宙粒子加速器之一，其潜在地能够将粒子加速到EeV能量。最近IceCube探测到的天体物理中微子发射与Tev blazar TXS 0506 + 056的增强γ射线一致，进一步支持了blazar发射的强子模型，其中粒子加速过程，如相对论冲击，磁重联和相对论湍流可以激发强子，例如。G.质子，高达相当于数十亿洛伦兹因子的能量。随后的光-介子过程可能会产生伴随着中微子流的伽马射线。此外，耀变体是观测到的TeV辐射的主要来源，这一事实鼓励我们寻找加速场景的签名，这将导致超高能光子的产生。
2022-09-27 astro-ph.HE
Efficient Nonthermal Particle Acceleration by the Kink Instability in Relativistic Jets
来自活跃星系的相对论磁化喷流是最强大的宇宙加速器之一，但它们的粒子加速机制仍然是一个谜。我们提出了一个新的加速机制与发展的螺旋扭结不稳定性相对论射流，这导致了有效的转换射流的磁能到非热粒子。大规模的三维从头计算模拟表明，形成的高度纠缠的磁场和大规模的感应电场在整个扭结不稳定区域促进粒子的快速旋转。加速粒子的能量分布发展出一个定义明确的幂律尾，在轻子的情况下延伸到辐射反应限制能量，在离子的情况下延伸到射流的约束能量。当应用到来自活动星系的喷流中的亮结的条件下时，该机制可以解释同步辐射和逆康普顿辐射粒子的光谱，并提供了一种将超高能宇宙射线加速到$10^{20}$ eV的可行方法。
2018-10-11 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Radiative acceleration of relativistic jets from accretion discs around black holes
本文通过数值模拟研究黑洞吸积盘辐射对电子-质子及电子-正电子喷流的加速作用，发现正负电子对主导的喷流可被辐射驱动至超相对论速度，并探讨了辐射加速失效的极限条件。
2024-10-22 astro-ph.HE
Relativistic baryonic jets from an ultraluminous supersoft X-ray source
吸积致密天体形成相对论喷流是天体物理学的基本奥秘之一。虽然这个理论还不太清楚，但对来自微类星体系统的相对论性喷流的观测已经导致了一个完善的现象学。相对论射流预计不会从源与软或超软X射线光谱，虽然两个这样的系统是已知的，以产生相对低速的双极流出。本文报道了邻近星系M81（M81 ULS-1）中一个超亮超软X射线源（ULS）的光谱，它显示出蓝移的宽Hα发射线，这是具有相对论速度的重子喷流的特征。时变喷流的投射速度约为光速的17%，似乎与微类星体SS 433的原型相似。这样的相对论性喷流预计不会从白矮星发射，但M81 ULS-1中的黑洞或中子星的起源很难与其恒定的软X射线相一致。相对论性喷流在ULS中的完全出乎意料的存在挑战了喷流形成的规范理论，但可能是由长期推测的具有光学厚流出物的超临界吸积黑洞来解释的
2015-12-07 astro-ph.HE
Scaling the Yield of Laser-Driven Electron-Positron Jets to Laboratory Astrophysical Applications
我们报告了在三个不同的激光装置上获得的新的实验结果，这些结果显示了定向激光驱动的相对论性电子-正电子喷流，其产额比以前获得的大30倍，正电子产额对激光能量的二次（~ E^2）依赖性。这种有利的缩放源于更高能量的电子的组合，由于增加的激光强度和MeV电子在mm厚的目标中的再循环。基于这种比例，第一性原理模拟预测了使用即将到来的高能激光设施产生的这种电子-正电子喷流在实验室中探测相对论无碰撞冲击物理的可能性。
2015-04-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Relativistic jet feedback in high-redshift galaxies I: Dynamics
我们给出了活动星系核喷流与稠密湍流两相星际介质相互作用的三维相对论流体动力学模拟结果。我们描述了射流对湍流ISM密度演化的影响。射流驱动的能量气泡影响气体到距离注入区域高达几千秒差距的距离。这种相互作用产生的冲击产生了多相ISM和径向外流。这项工作的一个显著结果是，低功率喷流（P_jet < 10^{43} erg/s）虽然加速云的效率较低，但被困在ISM中的时间较长，因此影响ISM的体积较大。更高功率的射流相对容易钻穿。虽然相对论喷流发射强烈的外流，有很小的净质量喷射到非常大的距离，支持本地反馈星系喷泉的情况。
2016-06-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
Charge-starved, relativistic jets and blazar variability
耀变体的高能辐射被认为是由超大质量黑洞发射的相对论性喷流产生的。发射点必须远离空穴和相对论喷流，以避免吸收光子。在极端的情况下，辐射的快速变化表明，当喷流发射时，长度尺度小于中心黑洞引力半径的结构被印在喷流上，并在喷流被加速到高洛伦兹因子后调制所释放的辐射。我们提出了一种机制，它可以占射流的加速，并为快速变化的辐射，大振幅波的传播特性的基础上，在电荷饥饿，极性射流。使用两种流体（电子-正电子）的描述，我们发现外流表现出延迟的加速阶段，大约在1 pc开始，与波流相关的惯性变得重要。如果黑洞磁层中的电子对多重性足够小，那么发射时喷流上的时间结构会调制加速喷流产生的光子，这表明非常快速的变化仅限于黑洞磁层中电磁级联不多产的源。
2011-06-01 astro-ph.HE
New constraints on the structure and dynamics of black hole jets
吸积的黑洞产生强大的相对论等离子体射流，这些射流发射出所有可观测波长的辐射，但射流的初始加速和约束的细节尚不确定。我们采用了一种创新的新模型，使我们能够通过多频率观测来确定加速区的关键特性。该模型的中心组成部分是一个相对论的稳态流体流动，从物理上不同的区域的发射可以看出，有助于不同的能带在整个光谱。通过以前所未有的精度拟合到42个同步多波长耀变体光谱，我们能够约束最亮的同步辐射发射区域的位置，并表明喷气功率和喷气最亮区域的半径之间必须存在线性关系。我们还发现了加速区域的长度和最大体积洛伦兹因子之间的相关性，并找到证据的双峰分布的吸积率在耀变体人口。这使我们能够限制blazar喷流的基本动力学和结构特性，并了解导致blazar序列的潜在物理差异。
2015-08-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
A Novel Jet Model: Magnetically Collimated, Radiation-Pressure Driven Jet
来自致密天体的相对论喷流是宇宙中普遍存在的现象，但其驱动机制几十年来一直是一个谜。两种基本模型已被广泛讨论：磁流体动力学（MHD）射流和辐射流体动力学（RHD）射流。目前，前者被更广泛地接受，因为磁场被期望提供加速和准直机制，而辐射场不能准直流出。在这里，我们提出了一种新的类型的射流，辐射磁流体动力学（RMHD）的射流，基于我们的全球RMHD模拟发光吸积流到一个黑洞以上的爱丁顿光度闪耀。辐射压力可以将RMHD喷流加速到相对论速度，而磁塔的洛伦兹力可以使RMHD喷流准直，磁塔是由黑洞周围积累的环形磁场线形成的膨胀磁结构，尽管辐射能量大大超过磁能。这个磁塔是由辐射压力支持的几何厚吸积流准直。这种类型的喷流可以解释银河系微类星体的相对论喷流，出现在高光度。
2010-09-01 astro-ph.HE
Gravitational Waves from the Propagation of Long Gamma-Ray Burst jets
伽马射线暴（GRB）是在超相对论喷流传播过程中产生的。由于介质的高度不透明性，研究靠近中心源的射流具有挑战性。在本文中，我们提出了一个大规模的相对论性喷流传播通过剥离信封星与长GRB，打破了明星和加速到星周介质的数值模拟。我们计算的引力波（GW）信号所产生的喷流通过恒星和星周介质的传播。我们表明，射流传播的关键参数可以直接由GW信号确定。该信号呈现出对应于喷流持续时间的第一峰值和对应于位于喷流轴附近的观测者的爆发时间的第二峰值（这又取决于恒星的大小），或者对应于离轴观测者的更大的时间（对应于加速阶段的结束）。我们还表明，GW信号的斜率之前和周围的第一个峰值跟踪喷流光度的历史和祖星的结构。GW信号的幅度为$h_+D \sim$几百到几千厘米。虽然这一信号，对于河外来源，是在目前的GW探测器的可探测范围之外，它可以被未来的仪器，如BBO，DECIGO和ALIA探测到。我们的研究结果表明，未来的GRB喷流相关的GW检测可能代表了我们对这种现象的理解的革命。
2022-11-21 astro-ph.HE
Astrophysical Jets in Relativistic Regime : Thermal and Radiative Driving
我们研究辐射在驱动黑洞周围喷流中的效率。将广义相对论引入到辐射驱动中，我们还证明了强引力场对辐射场的非线性影响，使广义相对论分析更有意义。由于射流的非锥形截面和辐射场的性质对射流动力学的影响，我们在靠近底部的射流中得到了内激波。内部冲击的理论证据是重要的，因为这些是解释射电源频谱的高能量尾部所必需的。在热驱动和辐射驱动下，电子-正电子混合物的喷流速度可达洛伦兹因子$γ\sim 10$，而电子-质子混合物的喷流速度可达洛伦兹因子$γ\sim 2$。我们还发现，AGN周围的河外喷流比微类星体周围的快。通过康普顿散射，我们得到，非相对论温度下产生的相对论喷流，有效地加热温度高达$T \sim 10^{11-12} \rm K$。此外，我们得到了跨音速解的相对论终端速度，在底部的约束状态的射流（即广义伯努利参数$E < 1$），重力是占主导地位的热驱动。在汤姆逊散射区，不能得到跨音速解。这表明辐射实际上具有更大的作用，因为它不仅加速了射流的未结合物质，而且即使在没有任何其他加速剂（如热加速）的情况下，加速也是有效的。详细分析了喷流变量与等离子体成分、盘内磁压、光度、吸积率、喷流几何形状和喷流发射能量等参数的关系。
2021-11-09 astro-ph.HE physics.space-ph
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
Baryon Loading of AGN Jets Mediated by Neutrons
在活动星系核中，几何厚度的黑洞吸积流等离子体通常与质子无碰撞，并伴有磁场湍流。在这样的条件下，一部分质子可以被随机加速，并通过核碰撞产生相对论中子。这些中子可以从吸积流中自由逃逸，并在旋转黑洞上方的稀极区衰变为质子，形成相对论喷流。计算了注入极区的中子能量和质量的几何效率，并表明在BH质量为M1 e8 Msun的情况下，注入极区的中子能量和质量的几何效率可以达到Lj ~ 2 e-3dot {M} c^2和dot{M}_j ~ 6 e-4dot {M}，dot{M}是质量吸积率.喷流的终端洛伦兹因子为γ ~ 3，可以解释活动星系核喷流的低光度。对于可以由诸如坡印廷通量的附加能量输入产生的更高亮度的喷流，中子衰变仍然可以是主要的质量加载过程，导致例如，L_{j,tot} ~ 3e-2点{M}c^2的伽马~ 50。
2012-05-31 astro-ph.CO astro-ph.HE
3D PIC Simulations for Relativistic Jets with a Toroidal Magnetic Field
我们已经调查了动力学不稳定性，如韦伯不稳定性（WI），蘑菇不稳定性（MI），和动力学Kelvin-Helmholtz不稳定性（kKHI）是如何激发在射流没有和有一个环形磁场，以及如何这样的不稳定性有助于粒子加速。在这项工作中，我们使用了一种新的射流注入计划，其中电流是自洽产生的射流粒子产生的环形磁场在射流孔。我们进行了五个不同的模拟足够长的时间来检查射流演变的非线性效应。我们将未磁化的e^{ \pm }和e^{-} - p^{+}（m_p/m_e = 1836），以及磁化的e^{ \pm }和e^{-} - i^{+}（m_i/m_e = 4）具有顶帽状喷流密度分布的喷流注入到相同物种的未磁化环境等离子体中。我们表明，WI，MI，和kKHI在线性阶段激发，产生一个非振荡的x分量的电场加速和减速电子。我们发现两种不同的射流成分（e^{ \pm }和e^{-} - i^{+}）分别显示出不同的不稳定模式。此外，在非线性阶段中由不同的不稳定性产生的磁场被耗散并重组成新的拓扑结构。3D磁场拓扑描绘指示在非线性阶段中的可能的重连位点，其中粒子通过与可能的重连事件相关联的磁场的耗散而显著加速。
2023-02-27 astro-ph.HE
Identifying changing jets through their radio variability
超大质量黑洞发射高度相对论性的喷流，其速度达到高达$Γ>50$的洛伦兹因子。射流如何加速到如此高的速度，以及它们沿着射流在何处达到终极速度是与它们的结构、发射和耗散机制密切相关的公开问题。沿喷流的聚束因子的变化可能揭示喷流的加速、减速或弯曲。我们的目标是（1）量化在多个射频的相对论效应和（2）研究可能的喷流速度-视角变化在秒差距尺度。我们使用最先进的代码Magnetron来模拟密歇根大学射电天文台和Metsähovi射电天文台在5个频率下的监测计划的光变曲线，这些频率覆盖了61个源在4.8-37~GHz范围内约25年的观测。我们用ALMA、CARMA和SMA在100-340 GHz范围内的高频射电观测补充了我们的数据集。对于每个频率，我们估计多普勒因子，我们使用它来量化沿射流的相对论效应的可能变化。我们的大多数源在其多普勒因子跨频率方面没有显示出任何统计学上的显著差异。这与在秒差距尺度下所预期的锥形喷流中的恒定速度是一致的。然而，我们的分析揭示了17个源，其中相对论性光束的变化作为频率的函数。在大多数情况下，多普勒因子朝向较低频率增加。只有1253-053显示出相反的行为。通过研究它们的喷流特性，我们发现0420-014的喷流可能在4.8-340 GHz范围内弯曲。对于0212+735，喷流可能是抛物线的，并且仍然在4.8-37 GHz范围内加速。我们讨论了在其余来源中发现的趋势的…
2021-08-26 astro-ph.HE
Rapid Black Hole Spin-down by Thick Magnetically Arrested Disks
本研究通过三维GRMHD模拟发现，厚磁 arrested 盘能迅速将黑洞自转减速至极低平衡值，并构建半解析模型解释其机制，对活动星系和坍缩星中黑洞演化有重要意义。
2024-04-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Magnetic Domination of Recollimation Boundary Layers in Relativistic Jets
我们研究了相对论磁流体动力学射流的准直环境介质的压力，在极限的射流内部失去因果联系与周围环境。这是继前一篇论文中的流体动力学研究之后，增加了穿过射流的环形磁场的影响。当超相对论射流遇到压力分布为p ~ r^-eta（2<eta<4）的环境介质时，它与周围环境失去了因果联系，形成了一个具有大压力梯度的边界层。通过构造自相似的解决方案，在这个边界层的流体方程，我们研究了该层的结构作为外部压力分布的函数。我们发现，边界层总是成为磁主导远离源，并在磁极限，物理自相似的解决方案是承认，在该层内的总压力线性减少，从接触不连续向内的距离。这些解决方案提出了一个“空心锥”的射流行为，与边界层的厚度由eta值规定。然而，与流体动力学的情况相反，边界层包含一个渐近消失的射流能量通量的分数。
2012-08-06 astro-ph.HE
Magnetic Reconnection in Black-Hole Magnetospheres: Lepton Loading into Jets, Superluminal Radio Blobs, and Multi-wavelength Flares
活动星系核中的超大质量黑洞发射相对论喷流，正如观测到的超光速射电斑点所表明的那样。这些喷流的能量来源在Blandford-Znajek过程的理论框架中得到了广泛的讨论，即旋转黑洞（BH）的电磁能量提取，而电磁主导喷流中射电团的形成机制一直是一个长期存在的问题。最近的高分辨率磁流体动力学模拟的磁制动盘表现出磁重联在一个短暂的磁主导的部分赤道盘附近的BH地平线，这导致了一个有前途的方案，有效的MeV的伽马射线生产和随后的电子-正电子对加载到BH磁层。我们发展这个方案，建立一个理论框架的能量，时间尺度和粒子数密度的超光速无线电斑点和讨论可观察到的签名在其他波段。我们分析表明，非热电子发射宽带光子从光学多MeV波段。磁层中产生的电子-正电子对在光学上很厚，便于同步加速器自吸收，因此注入的能量储存在等离子体中。储存的能量足以为在M87中观测到的超光速射电团提供能量。这种情况下，预测相当暗淡的无线电斑点周围的Sgr A*，这是一致的，没有明确的检测到目前的设施。此外，这种情况不可避免地会在短时间内产生强烈的X射线耀斑，未来的X射线卫星将可以检测到。
2022-08-31 astro-ph.HE
Blazar jets as the most efficient persistent engines
我们还没有确定发射、加速和校准相对论性喷流的机制。最有可能的两种可能性是吸积物质的引力能或旋转黑洞的旋转能。即使是对喷流功率的评估也不是微不足道的，因为来自喷流的辐射被相对论性射束增强，并且关于喷流的物质含量（电子-质子或电子-正电子等离子体）存在根本的不确定性。然而，近年来，在$γ$射线波段的丰富数据的推动下，已经取得了关键性的进展。这是耀变体发射大部分电磁能量的波段。此外，现在已经有大量的$γ$射线耀变体被光谱学所覆盖。对于平谱射电类星体（FSRQ）的耀变体，这些数据提供了对主发射线和底层连续谱的测量。从这些数据中，可以比较容易地推断出吸积盘的热光度。一方面是相对论性喷流的发射，另一方面是吸积盘的光度，使我们能够比较喷流的功率和吸积光度。虽然推断出的喷流功率受到一些假设的影响，并且在某种程度上依赖于模型，但是可以得出一个与模型无关的、无扰动的喷流功率下限。由于这个下限是吸积光度的数量级，我们推断，真正的喷流功率更大。
2018-09-19 astro-ph.HE
Particles in Relativistic MHD Jets. I. Role of Jet Dynamics in Particle Acceleration
本研究通过三维相对论磁流体力学模拟结合拉格朗日粒子注入，对比稳态、可变、进动三种喷流喷嘴的动力学差异，发现激波数量比强度更影响粒子加速，进动喷流加速效率最高，裹挟物质也能高效加速粒子。
2023-07-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
The observed polarization direction depending on geometrical and kinematic parameters of relativistic jets
在恢复活动星系秒差距尺度喷流中磁场的空间结构问题中，对偏振方向的研究至关重要。但是，由于相对论效应，在源参考系中投射到天球上的磁场不能被假设为与波中电矢量的观测方向正交。此外，射流分量的局部轴可能与其运动方向不重合，这影响了观测到的偏振方向。在这篇文章中，我们分析了横向射流的波中的电矢量的分布，得到作为建模的结果与不同的射流的运动学和几何参数的螺旋磁场具有不同的扭曲角和环形磁场在中心，由不同厚度的鞘包围，由极向场穿透。我们获得：1）电矢量横向分布的形状复杂地取决于射流轴线和速度矢量与视线的夹角，2）仅利用波中电矢量的分布确定螺旋磁场的扭转方向时存在模糊性; 3）两种磁场拓扑结构都能再现“脊鞘”偏振结构和沿喷流轴偏振方向的单个明亮细节。
2022-11-03 astro-ph.HE
Inspecting the supernova gamma-ray burst connection with high-energy neutrinos
长持续时间的伽马射线暴（GRB）通常被认为是某些核塌缩超新星（SNe）的自然演化过程。虽然具有相对论喷流的伽玛暴会发出电磁信号，但具有轻度相对论喷流的伽玛暴对光子是不透明的，因此只能通过中微子探测到。我们讨论了成功的伽玛暴和温和的相对论性喷流属于同一类天体物理瞬变的可能性，但它们具有不同的洛伦兹因子Gamma_b，并研究了高能中微子的产生作为Gamma_b的函数，包括质子-光子和质子-质子相互作用。通过假设SN-GRB连接，我们发现，从光学厚喷流与洛伦兹因子低于成功的GRB的扩散中微子发射可以观察到的冰立方高能中微子流量的主要组成部分之一。此外，假设所有这些喷流属于同一类天体物理瞬变，我们表明，冰立方高能中微子数据提供了间接的限制率不成功的喷流，有利于本地率低于百分之几十的本地SN率。这些限制目前与专门搜索阻塞源获得的限制相当，并且预计随着更多高能中微子数据的积累，这些限制将变得更加严格。
2016-02-26 astro-ph.HE hep-ph
Extreme ion acceleration at extragalactic jet termination shocks
本研究通过考虑全局横向结构的大型二维particle-in-cell模拟，发现河外星系喷流终止激波处的速度剪切能将粒子加速至约束极限，表明其可能产生超高能宇宙射线。
2023-05-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The dynamics, appearance and demographics of relativistic jets triggered by tidal disruption of stars in quiescent supermassive black holes
我们研究的后果模型中，相对论性喷流可以被触发在静止的大质量黑洞时，一个几何厚和热的吸积盘形式作为一个恒星的潮汐破裂的结果。为了估计喷流的功率、推力和寿命，我们使用了通过详细的流体动力学模拟恒星潮汐破裂计算出的黑洞的质量吸积历史。我们接着确定了各种类型的静止星系核中的星际介质的状态，并描述了这种外部物质如何影响穿过它的喷流。我们使用这些信息，结合相对论流结构的二维流体动力学模型，来研究喷流的动力学，其传播受环境的密度分层和其注入历史的调节。从一维到二维的转变涉及对称性的破坏是至关重要的，并导致定性的新现象。Swift 1644+57/GRB 110328 A事件的许多观测性质可以理解为是类太阳恒星分裂后，$10^6 M_\odot$中心质量黑洞吸积和驱动喷流的结果。由于潮汐半径附近的不稳定性驱动的进给速率的变化，我们发现，我们的模型可以解释X射线光变曲线，而不调用一个罕见的深遇到的随机贡献的光度。结合当地宇宙中黑洞的数量密度，我们假设产生斯威夫特事件所需的条件并不反常，但实际上是由潮汐中断引起的喷气驱动的耀斑人口的代表。[删节]
2012-05-07 astro-ph.HE
R-JET: A postprocessing code for radiative transport in relativistic jets
本文介绍后处理辐射输运代码 R-JET，可计算任意光学厚度相对论喷流的光谱、核心位移与亮度分布，并通过测试和模型验证其结构预测能力。
2025-03-13 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
