Self-Consistent Modelling of Neutrino Production in Turbulent Black Hole Coronae
Université Paris Cité, CNRS, Astroparticule et Cosmologie（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心，亚原子粒子与宇宙学）；Max Planck Institute for Plasma Physics (IPP)（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Institute for Theoretical Physics, Heidelberg University（海德堡大学理论物理研究所）
本文提出Turb-AM3混合代码，用于自洽建模NGC 1068湍流黑洞冠层中质子的加速过程，并展示了其在解释IceCube中微子信号及活动星系核观测中的有效性。
2026-07-16 astro-ph.HE
Gamma-ray flares from black hole coronae
我们目前的非热，随时间变化的粒子注入周围的吸积黑洞日冕的研究结果。在这种情况下，我们的高能量耀斑的光谱能量分布模型。我们考虑了黑洞磁层中粒子与磁场、光子场和物质场的相互作用。输运方程求解的所有种类的粒子和电磁输出的预测。光子湮灭的情况下，考虑到系统与早期型施主星。
2011-04-12 astro-ph.HE
Neutrino and pair creation in reconnection-powered coronae of accreting black holes
National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波迪斯特里安大学）；Institute of Accelerating Systems & Applications（加速系统与应用研究所）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（纽约大学柯朗数学科学研究所计算天体物理中心）
本文研究了黑洞磁层电流片中加速的相对论质子对AGN日冕中对称子富集和中微子发射的作用，提出了中微子亮度与X射线亮度和Eddington亮度的关系，并应用于四个塞弗特星系。
2026-01-15 astro-ph.HE
Neutrino and Cascade Gamma-Ray Emission from Magnetized Turbulent Coronae in Seyfert Galaxies
本文假设塞弗特星系冕区磁化湍流加速质子产生高能中微子和伽马射线，揭示了中微子与X射线光度的关系，并提出MeV伽马射线可作为检验强子冕模型的关键多信使探针。
2025-11-01 astro-ph.HE
Turbulent AGN coronae as the origin of diffuse neutrinos up to PeV energies
School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）；Key laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics (Nanjing University), Ministry of Education（现代天文学和天体物理学教育部重点实验室（南京大学））；Tianfu Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）
研究射电星系冠状体湍流加速机制，探讨其在解释PeV能级扩散中微子贡献中的作用，发现高磁化参数可使中微子能量达到PeV级。
2026-04-26 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
The contribution of turbulent AGN coronae to the diffuse neutrino flux
Columbia University（哥伦比亚大学）；Université Paris Cité, CNRS, Astroparticule et Cosmologie（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心，亚原子物理与宇宙学研究所）；National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波季斯特里安大学）；Columbia Astrophysics Laboratory（哥伦比亚天体物理学实验室）；Flatiron Institute（平顿研究所）
本研究探讨了湍流AGN冠状体对弥漫中微子通量的贡献，通过分析AGN能量学和能谱分布，揭示了中微子信号与AGN亮度的关系，并预测了extragalactic 人口中的中微子通量。
2025-11-21 astro-ph.HE
Cooling of Accretion Disc Coronae by Type I X-ray Bursts
理解持续发射对于研究I型X射线爆发至关重要，I型X射线爆发提供了对中子星性质的深入了解。虽然吸积盘冠似乎是常见的许多吸积系统，其基本性质仍然没有得到充分的了解。最近的工作表明，来自吸积中子星的I型X射线爆发提供了探测日冕特征的机会。一些研究已经观察到，在X射线爆发期间，来自吸积盘的硬X射线短缺，这意味着爆发光子的强烈日冕冷却。在这里，我们使用等离子体发射程序EQPAIR来研究X射线爆发对日冕的影响，以及日冕和爆发的性质如何影响日冕电子温度和发射光谱。假设在爆发过程中的吸积率恒定，我们的模拟表明，软光子可以冷却日冕电子的$\gtrsim 10$的一个因素，并导致减少的$30$ - $50$ keV带的发射到爆发前发射的$\lesssim 1\%$。这种硬X射线降在冠状光学深度和纵横比增加时被加强。相反，根据爆发和电晕的性质，$8$ keV带中的发射可以增加$\gtrsim20$的因子，或者降低到爆发前发射的$\lesssim 1\%$。在X射线爆发过程中，增大吸积速率可以减小日冕冷却效应，而$\gtrsim60\%$可以减缓电子温度下降。这些结果表明，在X射线爆发过程中，硬X射线通量的变化探测了日冕的几何特性。
2020-10-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
On The Nonthermal Power Laws In Magnetized Turbulent Plasmas
Princeton University（普林斯顿大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；University of Maryland（马里兰大学）
基于粒子输运理论，推导了磁化湍流环境中非热谱尾形成的标度律，并通过粒子模拟验证，讨论了超大质量黑洞日冕中质子加速及高能中微子发射的天体物理意义。
2026-05-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The Co-Evolution of a Magnetized Intracluster Medium and Hot Galactic Coronae: Magnetic Field Amplification and Turbulence Generation
利用自适应网格磁流体动力学模拟方法研究了磁场对星系团内介质（ICM）冲压压力剥离的影响。虽然典型星系团中的磁压不足以影响星系的气体质量损失率，但磁场可以影响剥离星系的形态。ICM磁场覆盖在轨道星系周围，并与它们剥离的尾巴对齐。磁场抑制了星系-ICM界面的剪切不稳定性，磁化尾比Vijayaraghavan和Ricker（2015）中可比的流体动力学模拟中的尾更光滑和更窄。轨道星系拉伸和放大ICM磁场，放大$10 - 100$ kpc尺度的磁功率谱。Galerkin通过其湍流尾流和$g$ -波向ICM注入湍流动能。ICM中的磁能和动能增加到演化的$1.5 - 2$ Gyr，之后星系被剥离了大部分气体，并且没有足够大的气体横截面来进一步放大磁场和注入湍流动能。由于星系剥离和产生$g$ -波的湍流压力的增加导致ICM的湍流体积分数的增加。这种湍流动能对整个ICM能量预算不是显著贡献者，但极大地影响ICM磁场的演变。此外，星系对磁场的影响可以在高分辨率法拉第旋转测量（RM）地图中观察到RM结构中的小尺度波动。
2017-05-15 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing the Physical Properties of the Corona in Accreting Black Holes
日冕是大多数明亮的吸积黑洞的关键组成部分，携带5 - 30%的能量，并在非喷射的活动星系核（AGN）中，产生所有$\simeq 1-2$ keV以上的X射线发射。它的辐射照亮了内部的吸积盘，产生了原子线丰富的反射光谱，用于诊断和绘制吸积流和测量黑洞自旋。日冕很可能是由吸积盘的强烈差异旋转提供磁力，它可能与相对论喷流密切相关。最近的工作表明，许多黑洞日冕可能由致密日冕环境中光子-光子碰撞产生的电子-正电子对所支配。尽管日冕是活动星系核和黑洞双星系统的一个组成部分，但关于日冕的性质，如它的几何形状、位置和驱动发射的物理机制，还有很多是未知的。在本白皮书中，我们探讨了我们目前对日冕性质的理解，例如从现有的硬X射线望远镜（如NuSTAR）测量获得的日冕温度，并讨论了未来十年围绕日冕性质需要解决的重要问题。硬X射线观测将继续消除日冕的神秘感，并打开类星体引擎的这一部分，以充分了解。
2019-03-12 astro-ph.HE
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
Inverse Compton Cooling in the Coronae of Simulated Black Hole Accretion Flows
我们提出了一个局部冷却函数的制定中使用的扩散，热日冕区域的3D GRMHD模拟吸积黑洞。这个新的冷却函数计算由于逆康普顿散射的冷却速率，通过考虑在日冕中的每个单元中的相关微观物理和近似的辐射能量密度和康普顿温度，通过积分从磁盘表面的热种子光子通量。该方法假设离子和电子温度相等（1T），或者使用基于实际相关速率方程（库仑和康普顿）的瞬时平衡方法分别计算它们（2T）。该方法被证明是一致的，一个更详细的光线跟踪计算的大部分冷却发生，但执行成本大大降低。作为一个例子，我们应用这些方法的\textsc{harm3d}模拟的$10 M_\odot$，非自旋黑洞，吸积在名义上1\%的爱丁顿值。与\textsc{harm3d}使用的原始目标温度冷却函数相比，1T和2T方法都导致辐射效率增加，电晕中总冷却的比例更大，特别是在1T的情况下。时间平均后处理显示，从这些模拟预测的连续谱观测结果与实际X射线双星数据在定性上相似，特别是对于1T方法，与2T版本（$Γ= 2.53$）相比，1T方法产生更硬的幂律分量（$Γ= 2.25$）
2020-09-03 astro-ph.HE
Heating of Accretion-Disk Coronae and Jets by General Relativistic MHD Turbulence
吸积盘中的湍流会发射阿尔文波（AWs），沿着磁力线从吸积盘传播出去。由于阿尔文速度随与盘的距离而变化，AW会经历部分非WKB反射，反向传播的AW随后相互作用，导致AW能量级联到小尺度并消散。为了研究这一过程，我们引入了广义相对论MHD（GRMHD）的Elsasser-like公式，并发展了非均匀介质中广义相对论约化MHD理论。然后，我们推导出一组方程的均方AW振幅$M_+$和湍流加热率$Q$的假设下，在等离子体静止框架，远离磁盘传播的AWs比AWs向磁盘传播的更有活力。对于背景流是轴对称的和与时间无关的情况，我们解析地求解这些方程，以确定$M_+$和$Q$作为位置的函数。我们发现，对于一个理想化的薄磁盘线程的大规模极向磁场，AW的能量通量是$\sim (ρ_{\rm b}/ρ_{\rm d})^{1/2} β_{\rm net,d}^{-1/2}$倍磁盘的辐射通量，其中$ρ_{\rm b}$和$ρ_{\rm d}$是在冠状基底和磁盘中面的质量密度，分别和$β_{\rm net,d}$是比（在磁盘中面评估）的等离子体加辐射压力的平均垂直磁场的压力。这种能量通量可能对盘冠和外流产生重大影响。为了为未来的全球模拟湍流盘冠和射流奠定基础，我们推导出一组平均GRMHD方程，考虑反射驱动的AW湍流使用亚网格模型。
2018-04-17 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Can magnetic reconnection power neutrino emission from AGN coronae?
University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Center for Integrated Plasma Studies（综合等离子体研究中心）；JILA（JILA研究所）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Department of Astrophysical and Planetary Sciences（天体物理与行星科学系）
研究磁重联是否能为NGC 1068提供高能中微子发射所需的非热质子，通过建模冠层湍流和磁重联过程，发现质子在光子介子冷却前可被加速至十PeV量级。
2026-05-11 astro-ph.HE
Astroparticles from X-ray Binary Coronae
本文提出X射线双星日冕可作为天体粒子发射体，其粒子加速与相互作用时标受X射线源致密性制约，模型成功解释天鹅座X-1的GeV与TeV伽马射线观测，并预测银河系X射线双星可显著贡献宇宙射线与中微子通量。
2024-10-22 astro-ph.HE
Production of High Energy Neutrinos in the Coronae of Ultraluminous X-ray Sources
Department of Physics, Graduate School of Science Tokyo Metropolitan University（东京都立大学理学研究科物理学系）；Astronomical Institute, Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学理学研究科天文学研究所）；Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学交叉前沿科学研究所）
本研究提出超爱丁顿吸积黑洞即极亮X射线源的冕区可产生高能中微子，推导了中微子与X射线光度的关联，指出M82 X-1是有望被未来中微子天文台探测的候选源。
2026-08-04 astro-ph.HE
Non-Equilibrium Thermodynamics of Black-Hole Coronae: QPOs, Turbulence, and Jets
University of Maryland（马里兰大学）；Universidad de Costa Rica（哥斯达黎加大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
基于非平衡热力学，提出黑洞日冕自振荡模型，解释准周期振荡（QPO）的产生机制，并关联湍流和喷流。
2026-05-28 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
An Integrated Model for the Production of X-Ray Time Lags and Quiescent Spectra from Homogeneous and Inhomogeneous Black Hole Accretion Coronae
许多吸积的黑洞在爆发期间表现出时间滞后，其中硬傅立叶分量通常滞后于软分量。尽管对这一现象的观测已经进行了几十年，但对时间滞后的潜在物理解释仍然难以捉摸，尽管有人认为康普顿混响起着重要作用。然而，由于缺乏分析解决办法，妨碍了对现有数据的解释。在本文中，我们研究了产生的X射线时间滞后的康普顿散射日冕使用一种新的数学方法的基础上分析的傅立叶变换输运方程。通过求解这个方程，我们得到的辐射格林函数的傅里叶变换，这使我们能够计算的精确依赖的时间滞后的傅里叶频率，均匀和不均匀的日冕云。我们使用新的形式主义，探索各种注入方案，包括单色和宽带（韧致辐射）种子光子注入。我们发现，我们的模型可以成功地再现观测到的时间滞后和时间平均（静态）的X射线光谱Cyg~X-1和GX~339-04，使用一套单一的日冕参数为每个源。时间滞后是脉冲韧致辐射注入发生在日冕外缘附近的结果，而时间平均光谱是软光子在整个云中连续分布注入的结果。
2016-03-05 astro-ph.HE
Multi-frequency Studies of Galactic X-ray Sources Populations. Hard X-ray Galactic sources of low to intermediate Lx; A search for isolated accreting black holes
我们的银河系拥有大量的X射线源，它们具有中等至低X射线亮度（通常Lx为10^27至10^34 erg/s）。在低于2 keV的能量下，活跃的日冕完全主导X射线景观。然而，在能量> 2 keV时检测到的银河系源的性质和属性受到的限制要少得多。光学跟踪光谱观测表明，除了激变变星（CV）和非常活跃的恒星冕外，大质量恒星（碰撞风双星、静止的高质量X射线双星和伽马-Cas类似物）在中等通量（Fx > 10^-13 erg/s/cm ^2）的银河系硬X射线源中占有相当大的比例。交叉相关的2XMM-DR 3目录与2 MASS和GLIMPSE确认存在超过2千电子伏的大量日冕活动双星，可能是BY Dra和RS CVn类型，除了许多遥远的和吸收的大质量恒星。我们还报告了一个特定的光学识别活动的结果，旨在研究光学微弱的硬X射线源的性质，并在约束的表面密度的黑洞（BH），无论是孤立和吸积的星际介质或静止的双星。不令人惊讶的是，我们的14个光学微弱和X射线硬源的样本中的大多数都被确定为CV和Me星。我们只在三种情况下找不到任何可能的对应物。我们的观测还允许我们在朝向银河系中心的方向上将Fx = 1.3 10^-13 erg/s/cm^2的上限定为0.2 BH度^-2。这意味着结合了邦迪-霍伊尔和质量吸积率的黑洞吸积效率小于10^-3。
2012-02-08 astro-ph.HE
Turbulent Mixing on Helium-Accreting White Dwarfs
产生Ia型超新星的一个有吸引力的方案是双重爆炸，其中吸积氦层的爆炸触发C/O核心的点火。这种机制是否能够解释部分或大部分Ia超新星，取决于氦燃烧的性质，而氦燃烧的性质又取决于表面材料的组成。使用半解析和简单的数值模型相结合，我探索时，由于流体动力学不稳定性的吸积过程中的湍流混合可以混合到吸积氦的C/O核心材料。混合在高吸积率、大白矮星（WD）质量和低自旋率时最强。这种混合将导致随后的氦燃烧，更好地匹配所观察到的超新星Ia的性质。在某些情况下，有相当大的混合，可以导致在点火时在吸积层中超过50%的C/O。这些结果将有望激励未来的理论研究，这种强混合条件。混合也对其他类型的WD表面爆炸有影响，包括所谓的Ia超新星，富钙瞬变（如果它们来自吸积WD）和富金属的经典新星。
2015-01-27 astro-ph.HE astro-ph.SR
Thermal and non-thermal emission from supermassive black hole circumbinary disks: Disks, Coronae, Streams, and Cavities
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）
本文通过HARM3D模拟后处理，研究分离度20M的双SMBH系统的热与非热辐射，发现软X射线占比约40%，X射线连续谱与Fe Kα等效宽度呈同周期相位差约π/2的变化。
2026-09-23 astro-ph.HE
Observed x-ray spectral indices support magnetic buoyancy sourced coronae in Seyfert active galactic nuclei
University of Rochester（罗切斯特大学）；Laboratory for Laser Energetics, University of Rochester（罗切斯特大学激光能源实验室）
本研究通过广义平均场吸积盘理论及数值模拟，验证了磁浮力供应的冕模型，其预测的X射线光子指数与塞弗特星系观测值一致，支持该范式。
2026-10-06 astro-ph.HE
Pair-Regulated Klein-Nishina Relativistic Magnetic Reconnection with Applications to Blazars and Accreting Black Holes
相对论性磁重联是一种强大的媒介，通过它，在天体物理学中可以利用磁能，激发粒子，然后产生观测到的辐射。在一些系统中，最高能量的光子来自对由外部源供应的环境辐射浴进行康普顿化的粒子。如果发射粒子的能量足够高，这种逆康普顿（IC）散射就进入克莱因-西名区域，这与低能汤姆逊IC极限有两个显著的不同。首先，辐射损失变得固有地离散，粒子将其能量的一个阶单位分数传递给单个光子。第二，康普顿化光子可以与环境辐射成对产生，为磁重联的辐射反馈开辟了另一条通道。我们分析研究外部照明的高磁化重连系统，这两个影响是重要的。我们确定了一个普遍的（初始磁化独立）准稳态，其中从重连层发射的伽马射线被吸收在上游区域，和由此产生的热对占主导地位的流入等离子体的能量密度。然而，一个真正的对级联是不太可能的，和创建对的数密度仍然subdominant到原始等离子体的一个宽的参数范围。未来的粒子模拟研究可能会测试各个方面。对调节的Klein-Nishina重联可以解释平坦光谱射电类星体和黑洞吸积盘日冕的陡峭光谱（静止和闪耀）。
2021-07-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The high energy universe at ultra-high resolution: the power and promise of X-ray interferometry
我们建议发展X射线干涉测量术（XRI），以超高的空间分辨率在高能量下揭示宇宙。XRI的基线可以容纳在一个航天器上，其分辨率在10毫米时可以达到100 $μ$（1.2 keV）和20 $μ$在2 keV（6 keV），使成像和成像光谱的（例如）附近吸积超大质量黑洞的X射线日冕和超大质量黑洞的“阴影”;超大质量黑洞吸积流和流出流; X射线双星风和轨道;恒星日冕在100秒差距内，许多系外行星穿过它们。对于足够明亮的光源，XRI将在整个可观测的宇宙中解析亚pc尺度，揭示吸积的二进制SMBH，并利用类星体或爆炸瞬变的X射线光回波对哈勃常数进行三角测量。多航天器“星座”干涉仪的分辨率将远低于1 $μ$ as，从而能够在许多活动星系中分辨SMBH事件视界，并详细研究强场引力对黑洞附近吸积气体的动力学和发射的影响。
2019-08-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Millimeter emission from supermassive black hole coronae
本研究构建了含热与非热混合等离子体的超大质量黑洞冕辐射模型，通过拟合射电到远红外的SED分析毫米波辐射特性，应用于射电宁静AGN样本得到冕的关键物理参数，为高红移及尘埃遮蔽源的研究提供新窗口。
2025-06-27 astro-ph.HE
Particle transport in magnetized media around black holes and associated radiation
银河系的黑洞日冕是由炽热的磁化等离子体组成的。在X射线双星的这个组成部分中产生的光谱能量分布可以强烈地受到局部注入的相对论粒子与源中的物质、辐射和磁场之间的不同相互作用的影响。研究了相对论性粒子注入吸积黑洞周围强磁化日冕所驱动的非热过程。我们用自洽的方法计算了相对论性韧致辐射、逆康普顿散射、同步辐射、轻子对的产生/湮灭以及强子相互作用的影响。我们的目标是确定日冕的非热宽带辐射输出。求解了电子、正电子、质子和光子的耦合动力学方程组，并自洽地计算了由此产生的粒子分布。计算了X射线双星瞬态事件的谱能量分布和中微子产生。我们表明，天鹅座X-1的磁化日冕的非热辐射模型的应用产生了很好的拟合的观测数据。最后，我们表明，在黑洞日冕中微子爆发产生的积累信号可能是可检测的源在几个千秒差距的时间尺度上的年。我们的工作导致了对吸积黑洞周围产生的非热光子和中微子发射的预测，这些预测可以通过新一代的甚高能γ射线和中微子仪器来检验。
2012-04-19 astro-ph.HE
Soft gamma rays from low accreting supermassive black holes and connection to energetic neutrinos
宇宙充满了MeV伽马射线和PeV中微子的弥散背景，其起源未知。在这里，我们提出了一个方案，可以同时考虑这两种背景。低光度的活动星系核有热吸积流，热电子自然地通过它们的同步光子的康普顿化发射软伽马射线。那里的质子可以通过湍流或重连加速，通过强子相互作用产生高能中微子。我们证明，我们的模型可以重现的伽马射线和中微子的数据。结合发光活动星系核中热日冕的贡献，这些吸积流可以解释keV-MeV光子和TeV-PeV中微子背景。这种情况可以解释没有非热电子的MeV背景，表明从热宇宙到非热宇宙的跃迁能量比预期的要高。我们的模型与附近天体的X射线数据是一致的，并且可以通过未来MeV伽马射线和高能中微子探测器进行测试。
2021-09-25 astro-ph.HE hep-ph
Investigating the impact of vertically extended coronae on X-ray reverberation mapping
提出包含双灯柱的垂直延伸日冕模型，成功解释X射线双星MAXI J1820+070在硬软态转变期间的光谱与时间变异性。
2023-05-08 astro-ph.HE
On the high energy cut-off of accreting sources: is GR relevant?
在吸积致密源中观察到的硬X射线发射被认为是由吸积盘上热分布的高能电子产生的软光子的逆康普顿散射产生的，即所谓的X射线日冕。许多独立的观测表明，这样的日冕应该是紧凑的，并且非常靠近黑洞。在这种情况下，广义相对论（GR）效应应该发挥重要作用，从这些来源的连续X射线发射，特别是在观察到的高能量截止，这是一个衡量的固有温度的日冕。我们的研究结果表明，由于GR效应，观测到的和固有的高能量截止之间的能量偏移可以高达2 - 8倍，这取决于日冕的几何形状和大小以及它的倾斜度。我们提供的估计，这种能量转移的情况下，灯柱和一个单位，旋转日冕，围绕克尔和史瓦西黑洞，各种倾角，和日冕的大小。这些数值可用于校正观测到的高能截止温度和/或日冕温度，无论是对单个物体还是对大样本物体都是如此。
2018-03-22 astro-ph.HE
Inferring the iron K emissivity profiles of accretion discs irradiated by extended coronae
本研究利用Monk代码计算延展冕照射下吸积盘的铁Kα发射率轮廓，明确照射与发射率轮廓的差异，指出其受黑洞自旋、冕几何及照射能谱共同影响，且自照射在黑洞X射线双星中作用更显著。
2024-07-11 astro-ph.HE
Non-thermal processes around accreting galactic black holes
星系X射线源中的吸积黑洞被热等离子体包围。这些系统的最里面的部分可能是一个电晕，离子和电子的温度不同。在所谓的低硬态，热电子康普顿化来自部分穿透日冕的盘的软X射线光子，产生高达$\sim 150$ keV的发射，远远超出最高温度为$\sim 10^{7}$ K的光学厚盘的预期。然而，像天鹅座X-1这样的源产生稳定的发射，最高可达几MeV，这表明光谱能量分布的非热贡献。本文研究了非热粒子（电子和质子）注入黑洞周围的磁化日冕所产生的辐射输出。能量损失和最大能量估计的各种模型中的所有类型的粒子，其特征在于不同种类的平流和相对论质子含量。输运方程求解的初级和次级粒子，和光谱能量分布确定和内部吸收校正。我们发现，非热粒子的局部注入可以解释在某些源中观察到的高能量过剩，我们预测在1 TeV以上的能量存在一个高能量的凸点，和典型的亮度$\sim 10^{33}$尔格的$^{-1}$。像未来的切伦科夫望远镜阵列（CTA）这样的高能仪器可以用来探测银河系黑洞周围日冕的相对论粒子含量。
2010-06-25 astro-ph.HE
Estimating the size of X-ray lamppost coronae in active galactic nuclei
我们报告的活动星系核的X射线冠的大小在灯柱几何的估计。在这种普遍采用的方案中，为了简单起见，日冕被假定为位于吸积盘轴上的点状X射线源。然而，日冕必须拦截来自盘的与观察到的X射线通量一致的许多光学/UV种子光子，这限制了其尺寸。我们采用了最初由Dovčiak & Done（2016）开发的相对论射线追踪代码，该代码计算了由标准薄圆盘照明的康普顿化灯柱电晕的大小。我们假设圆盘向下延伸到非自旋或最大自旋黑洞的最内层稳定圆形轨道。我们将这种方法应用到一个样本的20个塞弗特1星系，同时使用光学/UV和X射线档案数据从XMM-牛顿。至少对于在爱丁顿极限以下吸积的源，我们发现康普顿化灯柱日冕通常可以存在，但是其大小和在黑洞的事件视界以上的高度取决于自旋。对于最大自旋的黑洞，几乎总是可以在任何高度找到解，而对于非自旋的黑洞，高度通常必须高于5个引力半径。这是因为，对于一个给定的光度，更高的自旋意味着更多的种子光子照亮日冕，由于更大和更热的内盘区域。最大自旋解是有利的，因为它预测的X射线光子指数与观测结果更吻合。
2020-10-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Global simulations of magnetorotational turbulence II: turbulent energetics
磁旋转湍流从重力中汲取能量，并最终通过耗散释放能量。然而，这种能量流的定量细节尚未评估全球磁盘模型。在这项工作中，我们研究了一个很好的解决，三维的，全球磁流体动力吸积盘模拟的能量评估磁，动能，和内能使用模拟数据的平均场方程。结果表明，湍流磁（动）能主要注入麦克斯韦（雷诺）应力和剪切（几乎开普勒）平均流之间的相关性，并通过耗散。这一发现不同于以往的工作，使用本地（剪切盒）模型，这表明，湍流动能主要来源于磁能量库。洛伦兹力提供了磁库和动能库之间的桥梁，将总湍流磁功率输入的约1/5转换为湍流动能。湍流能量（包括磁场和动能）主要由与湍流场相关的项驱动，仅受平均磁场的微小影响。平均场和湍流场之间的相互作用在感应方程中最为明显，平均径向磁场受到湍流电动势（EMF）的强烈影响。在准稳定的湍流状态下，大约2/3的坡印廷通量进入日冕，其余的在径向方向上传输磁能。与以往的研究相比，应力相关的部分坡印亭通量被发现占主导地位，这可能有重要的影响，“反射”模型的塞弗特星系日冕，通常调用的图片浮力上升的磁通量管通过平流。
2013-12-11 astro-ph.HE
A kinetic model of jet-corona coupling in accreting black holes
该研究构建了首个基于动力学等离子体物理的黑洞吸积日冕模型，通过广义相对论粒子网格模拟揭示磁重联调控日冕辐射与喷流发射的耦合机制，并解释X射线耀发与射电喷流抛射的关联。
2025-04-01 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Diffuse neutrino flux from coronal magnetospheric current sheets of accreting black holes
National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波迪斯特里安大学）；Institute of Accelerating Systems and Applications（加速系统与应用研究所）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
研究通过考虑相对论性质子在黑洞磁层电流片中的加速作用，提出中微子产生模型，结合AGN种群预测地球上的弥漫中微子通量，并与IceCube观测数据对比，发现良好一致。
2025-10-01 astro-ph.HE
TeV Gamma-rays from accreting magnetars in massive binaries
我们考虑大质量双星系统中磁星型的中子星。我们确定的条件下，从恒星风的物质可以穿透磁星的内磁层。在离NS表面一定距离处，磁压可以平衡吸积物质的重力压力，从而产生非常湍流的磁化过渡区。这一区域为电子加速到相对论能量提供了良好的条件。这些电子在同步加速器过程和附近大质量恒星伴星辐射的逆康普顿（IC）散射中失去能量，产生高能量的X射线辐射，最高可达$\sim$ TeV $γ$射线。初级$γ$射线被恒星辐射进一步吸收，形成IC $e^\pm$对级联.我们计算了初级电子和次级$e^\pm$对的同步辐射X射线辐射和级联过程的IC $γ$射线辐射。结果表明，TeV $γ$射线双星系统LSI +61 303在X射线和TeV $γ$射线能量范围内的准同时观测可以用这种吸积磁星模型来解释。
2009-01-04 astro-ph.HE
Spacetime constraints on accreting black holes
利用解析方法研究了旋转Kerr黑洞吸积对自旋的依赖性。在线性区，MHD湍流吸积流中的角动量输运涉及到差动旋转流中连接等离子体的径向磁场的产生。我们采取第一原理的方法，突出的约束，限制了径向磁场的产生和放大，源于能量从机械到磁的形式转移。由于以磁性形式转移的能量最终受到引力势能或Killing能量的约束，后者的自旋依赖性允许我们推导出吸积等离子体成功驱逐其角动量和吸积的自旋依赖性约束。我们发现这种能力和黑洞自旋之间存在反比关系。如果这种径向磁场的产生形成吸积流的角动量转移的基础上，涉及克尔黑洞的吸积率预计将较低的黑洞自旋增加的Ekde意义。
2009-06-12 astro-ph.HE gr-qc
Radiative turbulent flares in magnetically-dominated plasmas
我们进行二维和三维动力学模拟重联介导的湍流耀斑在磁化的电子-正电子等离子体，弱和强的辐射冷却。这样的耀斑可以在中子星和吸积的黑洞周围产生。我们专注于磁占主导地位的制度的背景磁场线的张力超过等离子体静止质量的一个因素$σ_0 > 1$。在模拟中，湍流激发宏观尺度$l_0$，我们观察到，它的发展，形成薄，动态电流片在各种尺度上。沉积的宏观能量通过激励热粒子和非热粒子而耗散。粒子的能量分布是由脉冲加速在重新连接电流片，逐步随机加速，和辐射损失。我们用光穿越时间$l_0/c$与冷却时标的比值$A$来参数化辐射冷却，并研究了增加$A$对耀斑的影响。当辐射损失足够弱时，$A<σ_0^{-1}$，产生的辐射主要是由随机加速的粒子，辐射功率在热力学上取决于$A$。由此产生的耀斑辐射光谱是广泛的和各向异性的。在强冷却制度，$A>σ_0^{-1}$，随机加速被抑制，而在电流片脉冲加速继续运作。随着$A$进一步增加，发射变得由热粒子主导。我们的模拟提供了一个新的工具来研究粒子加速湍流，特别是在高能量，冷却与加速竞争。我们发现，粒子的分布是由强的耗散不稳定性的影响，和随机加速度不能描述的一个普遍的扩散系数。
2021-09-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The X-ray weakness of Little Red Dots and JWST-selected AGN: comparison with local AGN in different accretion regimes
INAF - Osservatorio astronomico di Roma（意大利国家天体物理研究所罗马天文台）；University of Geneva（日内瓦大学）；Universidad Diego Portales（迭戈·波特莱斯大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；Scuola Normale Superiore（比萨高等师范学院）；Peking University（北京大学）；Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik（德国马克斯·普朗克地外物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；National Astronomical Observatory of China（中国国家天文台）
研究高红移小红点和JWST选定的宽发射线AGN的X射线弱性成因，通过比较其X射线和光学特性与本地不同吸积模式的活动星系核特性，探讨高红移源是否代表本地高吸积系统的类比。
2026-03-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Pulse Profiles of Accreting Neutron Stars from GRMHD Simulations
本研究通过GRMHD模拟与广义相对论光线追踪，探究偶极场吸积毫秒脉冲星的热点形态与脉冲特性，验证振幅与观测一致，并揭示湍流及电子散射吸收对脉冲变率的影响。
2025-05-19 astro-ph.HE
Variable X-ray reverberation in the rapidly accreting AGN Ark 564: the response of the soft excess to the changing geometry of the inner accretion flow
利用 13 年 XMM-Newton 与 NuSTAR 数据研究 Ark 564，发现软延迟随流量变化，需暖 Compton 化大气及垂直延展冕几何共同解释。
2025-07-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
Weakness of X-rays and Variability in High-redshift AGNs with Super-Eddington Accretion
本文提出高密度日冕包裹的超爱丁顿吸积盘模型，解释JWST高红移宽线AGN的X射线微弱、光谱偏软及紫外/光学变率受抑现象。
2025-05-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Kinetic Simulations of Imbalanced Turbulence in a Relativistic Plasma: Net Flow and Particle Acceleration
湍流高能天体物理系统通常具有不对称的能量注入：例如，阿尔芬波从吸积盘传播到其日冕。这样的系统是“不平衡的”：与大尺度磁场平行和反平行的能通量是不相等的。在过去，不平衡湍流的数值研究主要集中在磁流体力学制度。在本研究中，我们使用三维粒子池（PIC）模拟研究了无碰撞、超相对论热、磁化对等离子体中的外部驱动不平衡湍流。我们发现，注入的电磁动量有效地转换成等离子体动量，导致净运动沿背景磁场的速度高达光速的一个显着的分数。这一发现对吸积盘风的发射具有重要意义。我们还发现，虽然在不平衡湍流中的粒子加速比在平衡湍流中的时间尺度更慢，但它最终会产生类似于平衡湍流的幂律能量分布。我们的研究结果对黑洞吸积盘日冕、风和喷流都有影响。
2021-12-12 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
The Origin of the Slow-to-Alfvén Wave Cascade Power Ratio and its Implications for Particle Heating in Accretion Flows
本文研究磁化剪切流中湍流能量注入慢波与阿尔芬波级联的功率比机制，通过磁流体动力学剪切盒模拟确定该比率对吸积流宏观参数的依赖关系，并据此构建离子-电子加热比的局部亚网格模型。
2024-04-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
A new look at spherical accretion in High Mass X-ray Binaries
目前使用的磁化旋转中子星球形吸积模型在解释吸积物质进入星场的速率和长周期X射线中子星的自旋演化时遇到了很大的困难。然而，如果将被中子星俘获的物质的磁场纳入模型，这些困难就可以避免。在一定条件下，流体本身的磁场控制着吸积过程，并显著影响吸积物质的参数。在这种情况下，吸积流进入恒星磁层的模式可以与玻姆（或湍流）扩散和扭矩施加到中子星似乎是大大高于非磁化吸积的情况下评估。
2012-05-06 astro-ph.HE
Launching proton-dominated jets from accreting Kerr black holes: the case of M87
本文提出了一个关于吸积黑洞系统低质量喷流形成和加速的广义相对论模型。该模型是基于以前的数值结果和理论研究的牛顿制度，但修改，包括时空曲率的影响附近的事件视界的旋转黑洞。认为开普勒吸积盘与事件视界之间的边界层最适合于活动星系核和微类星体中吸积动力喷流的形成和加速。该模型基于匹配三个不同区域的解决方案：i-在外部的弱磁化开普勒吸积盘，其中角动量的传输通过磁旋转不稳定性介导，ii-在外部冷吸积盘和事件视界之间的强磁化的、对流主导的和无粘性的边界层（BL），其中等离子体旋转亚开普勒和iii-BL和上覆电晕之间的过渡区（TZ），其中电子和质子是热解耦的、高度耗散的并且旋转超开普勒。我们的模型预测的洛伦兹因子和BH的自旋参数之间的已知的相关性。结果还表明，随着自旋参数的增加，重子流入TZ的BL有效面收缩，这意味着低质量的喷流很可能来自Kerr黑洞周围.将我们的模型应用于椭圆星系M87中的喷流时，我们发现自旋参数在0.99 - 0.998的范围内，过渡半径约为30个引力半径，质量吸积率的0.05 - 0.1的分数进入TZ，其中等离子体加速其向外定向的运动以在过渡半径处达到2.5 - 5.0的洛伦兹因子。
2011-06-08 astro-ph.HE
Nonthermal Particle Acceleration in 3D Relativistic Magnetic Reconnection in Pair Plasma
相对论性磁重联是高能天体物理等离子体中将磁场能量转化为等离子体能量的基本过程，它是脉冲星磁层和脉冲星风星云、吸积黑洞日冕和喷流以及伽马射线暴中粒子加速到超相对论能量所必需的能量的主要解释。因此，等离子体天体物理学的一个重要目标是表征重联对非热粒子加速（NTPA）的影响。重新连接供电的NTPA已被证明在广泛的物理条件下，使用大型二维（2D）动力学模拟。然而，它的鲁棒性在现实的3D重联-特别是，是否3D相对论漂移扭结不稳定性（RDKI）破坏NTPA -尚未系统地研究，虽然开拓性的3D模拟观察NTPA在孤立的情况下。在这里，我们提出了第一个全面的研究NTPA在3D相对论重联在无碰撞的电子-正电子等离子体，表征NTPA的3D效应的强度是通过在第三个维度的长度和强度的引导磁场系统地变化。我们发现，虽然RDKI显着扰动三维重联电流片，它不抑制粒子加速，即使为零引导场;完全三维重联鲁棒性和有效地产生非热幂律粒子光谱非常相似，在2D中获得的。这一发现为重联作为各种天体物理系统中高能耀斑的关键驱动机制提供了强有力的支持。我们还表明，强引导场显着抑制NTPA，减缓重联和限制可用于等离子体重联的能量，产生更陡，更短的幂律谱。
2017-07-11 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Revision of two-temperature magnetically arrested flows onto a black hole
本文重新研究了3D GRMHD双温MAD模型的辐射特性，发现湍流电子加热MAD模型的辐射特性在数值网格分辨率上收敛，对比双温与单温模型后指出前者不显著优于后者，还将模型与Sgr A*观测对比并讨论未来前景。
2025-02-14 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
Variations in emission from episodic plasmoid ejecta around black holes
在X射线双星和活动星系核（AGN）中观测到的X射线和射电耀斑是由这些系统中黑洞附近吸积流的等离子体喷出物中的高能电子引起的。有人认为，磁重联可能发生在黑洞周围的吸积盘上方的日冕，这驱动类似于太阳日冕物质抛射（CME）现象的等离子体团外流。X射线和射电耀斑是在这个过程中产生的高能电子的发射。由于耀斑的发射区位于黑洞事件视界附近，因此耀斑的发射将受到狭义和广义相对论效应的影响。我们目前的计算耀斑发射从围绕黑洞和等离子体团喷出物发射的内吸积盘的等离子体团轨道时，广义相对论效应是至关重要的，在确定所观察到的随时间变化的性质的排放。我们考虑充分的广义相对论辐射转移计算的排放从不断发展的喷出物从黑洞系统，适当占差分到达时间的光子从等离子体团发射，并确定等离子体团的发射光变曲线时，他们在轨道上，当他们打破他们的磁约束。本文还讨论了吸积黑洞耀斑辐射随时间变化的光谱观测结果。
2015-10-06 astro-ph.HE
Polarization Signatures from GRMHD Simulations of Black Hole Accretion
College of Charleston（查尔斯顿学院）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（纽约市立大学富兰克林研究所计算天体物理学中心）；Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC（安达卢西亚天体物理研究所-西班牙国家研究委员会）；Research Centre for Computational Physics and Data Processing, Institute of Physics, Silesian University in Opava（奥帕瓦西里西亚大学物理学院计算物理与数据处理研究中心）；Black Hole Initiative at Harvard University（哈佛大学黑洞倡议项目）
本文探讨了通过广义相对论磁流体动力学模拟提取吸积盘偏振特征的方法，强调X射线偏振测量与模拟结合对理解吸积体关键组件的贡献。
2026-05-14 astro-ph.HE
Magnetic flux paradigm for radio-loudness of AGN
我们认为，磁通量穿过黑洞，而不是黑洞自旋或爱丁顿比，是在发射强大的喷流，从而确定活动星系核（AGN）的射电响度的主导因素。大多数活动星系核是无线电宁静的，因为供给它们的薄吸积盘在靠近黑洞的地方沉积磁通量的效率很低。通量积累更有可能发生在热吸积（或厚盘）阶段，我们认为，射电大声类星体和强发射线射电星系发生时，只有一个大规模的，冷吸积事件后的一集热吸积。这样的事件可能是由一个巨大的椭圆星系与一个盘状星系的合并引发的。这张照片支持的想法，通量积累可以导致形成一个所谓的磁扼吸积流（MCAF）。观测到的射电响度范围很大，这不仅反映了压在黑洞上的通量的大小，也反映了来自圆盘的紫外线通量的减少，这是由于与累积通量相关的“磁层”造成的。虽然最强的喷流是由长期积累的磁通量引起的，但中等的喷流活动也可以由磁通量的波动触发，这些磁通量是由湍流、热的内部区域沉积的，否则就是薄的吸积盘，或者是由吸积盘日冕中湍流场的耗散。这些过程可能是负责喷流的生产在西弗特和低光度活动星系核，以及喷流与X射线双星。
2013-01-23 astro-ph.CO astro-ph.HE
Three Dimensional Simulations of Advective, Sub-Keplerian Accretion Flow onto Non-rotating Black Holes
利用三维无粘流体动力学模拟程序研究了非旋转黑洞的亚开普勒跨音速吸积流的时间演化。之前的二维模拟表明，吸积物质中的离心屏障可能会暂时阻止几乎自由落体的物质，并产生一个稳定的、几何厚的圆盘，其中可能包含湍流涡旋。我们在这项工作中的目标是调查是否磁盘发展任何不稳定性，因为这种动荡时，我们动态激活所有三个维度。我们发现，即使靠近中心黑洞，盘仍然保持稳定和轴对称。然而，如果我们明确地施加非轴对称的方位角扰动，盘的轴对称结构被破坏，不稳定性发展。
2022-12-16 astro-ph.HE
