Binary black holes gone MAD: Magnetically arrested minidisks around nonspinning black holes
University of Arizona（亚利桑那大学）
研究通过磁流体动力学模拟展示了非自转二黑洞周围磁滞小盘的形成及其作为引力波源的电磁对应体的潜力。
2025-11-29 astro-ph.HE gr-qc
Magnetically Arrested Circumbinary Accretion Flows
本研究通过三维磁流体动力学模拟，发现环双星吸积流可被空腔内强磁场磁制动，吸积以周期性磁通量爆发进行，影响双星轨道演化及发射特征。
2024-09-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetically Arrested Disks in Quiescent Black-Hole Binaries: Formation Scenario, Observable Signatures, and Potential PeVatrons
我们建议磁制动盘（MAD）在静止的黑洞（BH）作为起源的多波长发射的双星，并认为这类源可以支配周围的膝盖宇宙射线谱。银河系BH双星在静止状态下的X射线光度远低于爱丁顿光度，因此，在内部区域形成了辐射效率低下的吸积流（RIAF）。RIAF中的强热压力和湍流压力产生外流，这可以产生大规模的极向磁场。这些场被快速入流运动带到BH附近，形成MAD。在MAD内部，非热质子和电子被磁重联自然加速，或者被湍流随机加速。热电子和非热电子通过同步辐射发射宽带光子，这与静态BH X射线双星的光学和X射线数据基本一致。此外，质子被加速到PeV能量，并从这些MAD中扩散逃逸，这可以解释膝盖能量附近的宇宙射线强度。
2021-05-10 astro-ph.HE
Multi-wavelength emission from magnetically arrested disks around isolated black holes
我们讨论的前景，确定最近的孤立黑洞（IBH）在我们的银河系。IBH从星际介质（ISM）吸积气体可能形成磁制动盘（MAD）。我们发现，在MAD中的热电子通过热同步辐射过程发射光信号，而通过磁重联加速的非热电子在X射线到MeV的伽马射线范围内发射平坦光谱的同步辐射。盖亚目录将包括最多一千个$\lesssim 1$ kpc范围内的IBH，它们分布在赫兹-罗素图中的白矮星冷却序列上和周围。这些IBH候选者也应该被eROSITA探测到，它们可以与孤立的WD和中子星区分开来。硬X射线和MeV伽马射线卫星的后续观测将有助于明确识别IBH。
2021-11-22 astro-ph.HE astro-ph.SR
Observations of a black hole X-ray binary indicate formation of a magnetically arrested disk
通过分析MAXI J1820+070的射电与光学延迟，证明其爆发中形成了磁囚禁盘，并揭示磁场放大与热黏性不稳定性机制。
2023-10-11 astro-ph.HE
The Extreme Ultraviolet Deficit and Magnetically Arrested Accretion in Radio Loud Quasars
哈勃太空望远镜的复合类星体光谱在Telfer等人的研究中显示，与类星体群体的射电宁静成分（RQQs）相比，类星体群体的射电大声成分（RLQs）在极紫外（EUV）中的发射显着不足。在1100 μ\和$\sim$ 580 μ\之间的复合类星体连续辐射，通常被认为与中心黑洞吸积流的最内部区域有关。RLQs中1100 Ω\和580 Ω\之间的赤字可以直接解释为吸积流中局部能量耗散的缺失或抑制的最内部区域。有人提出，这可能是RLQ中的大规模磁通量岛的结果，这些岛位于靠近中心黑洞的位置，从吸积流中移除能量作为坡印廷通量（有时称为磁制动吸积）。这些磁岛是发射相对论喷流的天然场所。根据Telfer等人的数据和Penna等人对吸积流的数值模拟，磁岛集中在事件视界和用于快速旋转黑洞的$<2.8 M$（以几何单位）和用于适度旋转黑洞的$< 5.5M$的外边界之间。
2014-12-01 astro-ph.HE
High-energy Gamma-rays from Magnetically Arrested Disks in Nearby Radio Galaxies
来自附近射电星系的GeV伽马射线的起源是未知的。提出了中心黑洞（BH）周围磁制动盘（MAD）的强子发射作为一种可能的情况。粒子在MAD中通过磁重联和随机湍流加速而被加速。我们从Fermi 4LAC-DR 2星表中挑选出15个GeV波段最亮的射电星系，并应用MAD模型。我们发现，当吸积率小于爱丁顿吸积率的0.1%时，我们可以用MAD模型解释GeV波段的数据。在较高的吸积速率下，由于大量低能光子的存在，GeV的γ射线被双光子相互作用吸收。如果我们假设另一个由磁重联给出的电子加热速率的公式，MAD模型就不能再现我们大多数样本的GeV数据。这表明电子加热速率是至关重要的。我们还将MAD模型应用于Sgr A*，发现在银河系中心观测到的GeV γ射线不是来自Sgr A* 的MAD。我们从Sgr A* 估计宇宙射线强度，但它太低，无法解释地球上的高能宇宙射线强度。
2022-07-21 astro-ph.HE
Blazar Variability From Turbulence in Jets Launched by Magnetically Arrested Accretion Flows
耀变体的时间尺度从几分钟到几年不等，前者与中央黑洞的光穿越时间相当，在某些情况下甚至更短。观测到的伽马射线光变曲线可以用幂律功率密度谱（PDS）来描述，BL Lac和平谱射电类星体的指数相似。我们表明，这种可变性可以由磁制动吸积流（MADs）发射的相对论喷流中的湍流产生。本文对带有快速旋转超大质量黑洞的MAD湍流强磁化喷流发射区进行了辐射输运计算。由此产生的同步加速器和同步加速器自康普顿发射，起源于接近黑洞视界，是高度可变的。这种变异性的特点是PDS，这是非常相似的观察到的幂律频谱的频率小于每天几个。此外，在射流发射区的湍流自然会产生波动的等离子体尺度远小于地平线半径。我们推测，类似的湍流过程，在大半径的射流（因此高体积洛伦兹因子），负责耀变体在几十年的频率，包括分钟的时间尺度。
2017-05-13 astro-ph.HE
MAD UFOs: Magnetically Arrested Discs with persistent Ultra-Fast Outflows
本研究利用三维GRMHD模拟揭示MAD状态下可持续加速至相对论速度的随机超快速外流，并与近轨伴星驱动的低速准周期外流相区分。
2023-12-07 astro-ph.HE
Multi-messenger Emission by Magnetically Arrested Disks and Relativistic Jets of Black Hole X-ray Binaries
针对黑洞X射线双星多波长辐射起源与机制的争议，提出磁囚禁盘相对论粒子产生超高能伽马射线、喷流电子产生GeV伽马射线的场景，讨论亚PeV多信使信号观测前景并发现其或贡献银河系100 TeV以上弥漫辐射。
2025-04-16 astro-ph.HE
Black hole spin from wobbling and rotation of the M87 jet and a sign of a magnetically arrested disc
新的长期甚长基线阵列在43 GHz的M87射电星系中对著名的喷流进行的观测表明，喷流经历了大约8-10年准周期性的侧向移动。这种喷流摆动可能表明由倾斜的吸积盘引起的相对论性朗斯-瑟林岁差。摆动周期与最新的喷流旋转的运动学数据一起开辟了估计中央超大质量黑洞角动量的可能性。在测试粒子进动的情况下，比角动量是$J/Mc=(2.7\pm1.5)\times10^{14}$ cm，这意味着有争议的气体动力学和恒星动力学黑洞质量的无量纲自旋参数$a=0.5\pm0.3$和$0.31\pm0.17$适中。然而，在类固体进动的情况下，两个质量的自旋参数$0.15\pm0.05$都要小得多。根据其他独立的自旋估计拒绝这个值需要在M87中存在磁制动盘。
2018-07-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Sgr A* near-infrared flares from reconnection events in a magnetically arrested disc
大振幅的Sgr A* 近红外耀斑是由能量注入黑洞事件视界附近的电子引起的。天体测量数据表明，连续旋转的发射区在明亮的耀斑，和相应的旋转的线性偏振角。一个广泛的物理耀斑模型调用磁重联。在这里，我们表明，这样的情况下，可以出现在一个广义相对论磁流体动力学模拟的磁制动盘。磁通量的饱和触发了喷发事件，在那里，磁性主导的等离子体从地平线附近被排出，形成旋转的螺旋结构。耗散通过在磁主导的等离子体和周围流体的界面处的重连而发生。这种耗散与Sgr A* 模型中近红外辐射的大幅增加有关，持续时间和振幅与观察到的耀斑一致。这样的事件发生在大致的时间尺度，以重新积累的磁通量从内部吸积盘，10小时为Sgr A*。我们研究了一个样本事件的近红外观测表明，发射形态跟踪边界的磁主导区域。当该区域围绕黑洞旋转时，近红外质心和线性偏振角都经历连续旋转，类似于Sgr A* 耀斑中看到的行为。
2020-08-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Hadronic High-energy Emission from Magnetically Arrested Disks in Radio Galaxies
我们提出了一个新的解释，从附近的射电星系的γ射线是强子发射的磁制动盘（MAD）周围的中央黑洞（BH）。MAD中的磁能高于吸积等离子体的热能，其中磁重联或湍流可以有效地加速非热质子。它们通过强子过程发射伽马射线，这可以解释观测到的M87和NGC 315的伽马射线。非热电子也被质子加速并产生MeV的伽马射线，这对于通过拟议的MeV卫星来测试我们的模型是有用的。MAD的强子辐射可能对GeV的伽马射线背景有显著贡献，并产生IceCube-Gen 2可检测到的多PeV中微子背景。此外，来自MAD的伽马射线通过BH磁层的双光子对产生提供电子-正电子对。这些对可以屏蔽真空间隙，这会影响射电星系中的高能发射和喷流发射机制。
2021-01-06 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Ab Initio Horizon-Scale Simulations of Magnetically Arrested Accretion in Sagittarius A* Fed by Stellar Winds
我们提出了3D广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟的吸积流周围的人马座A* 的初始化使用大规模的MHD模拟的$\sim$ 30沃尔夫-拉叶（WR）在银河系中心的恒星风。由此产生的吸积流的地平线尺度上的属性设置不特设的初始条件，但由有限的自由参数的WR风的观测约束的属性。在这个初步的研究中，我们假设一个不旋转的黑洞。我们的模拟自然产生一个$\sim 10^{-8} M_\odot$年$^{-1}$吸积率，与以前的现象学估计一致。我们发现，由大半径馈入的相干磁场的连续吸积形成了磁制动流。在事件视界附近，磁场非常强，它使气体相对于初始角动量倾斜，并将最初的准球形流动集中到一个狭窄的盘状结构。我们还提出了230 GHz的图像计算从我们的模拟的倾角和物理吸积率不是自由参数，但由WR恒星风的属性。图像形态是高度时变的。视界尺度上的线偏振与微弱的内法拉第旋转是相干的。
2020-06-12 astro-ph.HE
Two-temperature, Magnetically Arrested Disc simulations of the jet from the supermassive black hole in M87
我们提出了两个温度，辐射广义相对论磁流体动力学模拟磁制动盘（MAD），推出强大的相对论射流。我们的模拟的质量吸积率的缩放，以匹配周围的超大质量黑洞在M87吸积流的光度。我们考虑了两种电子加热的次网格方法：一种基于朗道阻尼湍流级联，另一种基于反相对论磁重联加热。模拟产生的喷流的功率为M87的观测值的顺序。这两个模拟产生的光谱都与M87在射电、毫米和亚毫米波段的观测结果一致。此外，在15 GHz和86 GHz之间的频率在两个模型中预测的图像核心移位与观测结果一致。在43和86 GHz，这两个模拟产生的大开角射流与VLBI图像一致。这两个模型都产生了230 GHz的图像，其中有明显的黑洞阴影，这些阴影可以被事件视界望远镜（EHT）解析，尽管在17度的视角下，230 GHz的图像太大，无法与2009年和2012年的EHT观测相匹配。来自模拟的230 GHz图像在几个月到几年的时间尺度上是动态的，这表明重复的EHT观测可能能够检测到事件视界处旋转磁场的运动。
2019-04-09 astro-ph.HE
Modeling the GRB jet properties with 3D general relativistic simulations of magnetically arrested accretion flows
我们调查的伽玛暴喷流结构和它的演化的中央引擎的吸积环面的属性的依赖。我们的模型使用三维广义相对论磁流体动力学模拟数值演化克尔黑洞周围的吸积盘。我们使用两种不同的分析流体动力学模型的吸积盘，基于Fishbone-Moncrief和Chakrabarti的解决方案，作为我们的初始状态的结构的双星中子星合并后，分别为Eksar盘和残余物。我们施加两种不同的几何形状的极向磁场的初始稳定的解决方案。我们研究了磁制动盘态的形成和演化及其对发射射流性质的影响。在我们的模型中产生的射流是结构化的，具有相对中空的核心，并在与轴成$\gtrsim 9{^\circ}$角处达到较高的洛伦兹因子。我们的短GRB模型中的喷流具有高达$\sim 25^{\circ}$的张开角，而我们的长GRB发动机产生更窄的喷流，高达$\sim 11^{\circ}$。我们还研究了喷气机的时间变异性，并提供了一个估计的最小变化的时间尺度在我们的模型。简要讨论了我们的模型在双星中子星合并后系统中的伽玛暴喷流和坍缩恒星发射的超相对论喷流中的应用。
2022-07-25 astro-ph.HE
Magnetically arrested disks in FR I radio galaxies
本文研究了17个FR I射电星系，发现其低爱丁顿比率符合ADAF模型；为解释观测到的强大喷流功率，提出其内部吸积区存在磁捕获盘（MAD），并推断黑洞自旋为中等或快速。
2024-03-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Is accretion flow magnetically arrested in M87?
Institute for Astronomy, School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院天体物理研究所）；Center for Cosmology and Computational Astrophysics, School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院宇宙学与计算天体物理中心）；Department of Astronomy, School of Physics and Astronomy, Key Laboratory of Astroparticle Physics of Yunnan Province, Yunnan University（云南大学物理与天文学院天文学系云南省高能粒子物理重点实验室）；School of Physics and Electronic Science, Guizhou Normal University（贵州师范大学物理科学与电子科学学院）；Department of Astronomy, School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院天文学系）
本研究通过计算M87喷流功率与吸积率，发现需外部磁场放大至黑洞视界数百高斯，表明其吸积流必须处于磁停滞状态，除非喷流功率显著低于1.75×10^43 erg/s。
2026-09-24 astro-ph.HE
The Effects of Gas Angular Momentum on the Formation of Magnetically Arrested Disks and the Launching of Powerful Jets
通过3D广义相对论磁流体动力学模拟，研究低角动量Bondi-like吸积流中磁捕获盘的形成与喷流发射，发现角动量阈值决定能否形成稳态强喷流，但低于阈值时仍能产生间歇性喷流，解释了多种低角动量天体系统中的喷流现象。
2023-04-04 astro-ph.HE
Dual Jet Interaction, Magnetically Arrested Flows, and Flares in Accreting Binary Black Holes
本文通过三维广义相对论磁流体动力学模拟，识别出并合双黑洞吸积流中两类涉及磁重联的电磁特征，即碰撞喷流合并和磁场吸积驱动热外流，并分析了磁阻停状态及喷流间歇性。
2025-09-21 astro-ph.HE
The Impact of Plasma Angular Momentum on Magnetically Arrested Flows and Relativistic Jets in Hot Accretion Flows Around Black Holes
本研究通过三维广义相对论磁流体动力学模拟，发现吸积等离子体的角动量是决定黑洞周围磁 arrested 流维持和相对论性喷流发射的关键参数。
2025-04-21 astro-ph.HE gr-qc
General Relativistic Radiation Magnetohydrodynamic Simulations of Thin Magnetically Arrested Disks
Novikov和Thorne（NT）的经典的相对论薄盘理论预测，对于围绕最大自旋黑洞（BH）的光学厚的、辐射有效的吸积盘，最大吸积效率为40%。然而，当一个强磁场被引入薄磁盘的数值模拟，观察到的效率大的偏差，部分原因是由于质量和能量所携带的喷气机和风发射的磁盘或BH自旋。吸积的总效率可以显着提高超过NT的预测，但它仍然不清楚如何影响辐射分量。为了研究动力学相关的大尺度磁场对辐射有效吸积的影响，我们利用HARMRAD程序对高径比为$H/R~0.1$的圆盘围绕中等自旋BH（a=0.5）进行了三维广义相对论辐射磁流体动力学（GRRMHD）模拟.我们的模拟是完全全球性的，使我们能够测量喷气，风和磁制动盘（MAD）的辐射特性，该磁制动盘通过使用M1闭合方案的辐射自洽能量传输保持薄。我们的基准盘是MAD的半径为~16R_g，吸积流的总效率为~ 13%，其中大部分是由磁驱动风携带的。我们发现，辐射效率略有抑制NT相比，相反，先前的MAD GRMHD模拟与特设冷却功能，但目前还不清楚有多少的辐射和热能被困在外流最终可以逃脱。
2018-07-31 astro-ph.HE
The baryon content of magnetically arrested black hole disks and jets
Columbia University（哥伦比亚大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；University of Toronto（多伦多大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
研究揭示了磁性冻结黑洞喷流中重子加载的周期性机制及电荷贫乏现象，为喷流组成和非热辐射提供理论依据。
2026-08-28 astro-ph.HE
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
Decoupling of a supermassive black hole binary from its magnetically arrested circumbinary accretion disk
该研究首次模拟了磁捕获环双星吸积盘中超大质量黑洞双星的解耦过程，揭示了三阶段演化及磁通量爆发，对多信使瞬变有重要意义。
2024-10-30 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Angular Momentum Transport in Thin Magnetically Arrested Disks
在具有大规模有序磁场的吸积盘中，磁旋转不稳定性（MRI）被轻微抑制，因此其他过程可能会驱动角动量输运，导致吸积。吸积可以由大规模的磁场通过磁制动驱动，但是大规模的磁通量可以积聚在黑洞上和磁盘内，导致磁制动磁盘（MAD）。这样的MAD状态对于磁瑞利-泰勒（RT）不稳定性是不稳定的，其本身导致剧烈的湍流和低密度高磁化气泡的出现。这种不稳定性进行了研究，在薄（半高H半径R，$H/R \approx 0.1$的比率）MAD模拟，其中它有一个更显着的影响比厚盘盘的动态。我们发现，由磁RT不稳定性产生的低密度气泡减少了磁盘中的应力（导致角动量输运），而不是增加磁矩。事实上，我们发现，应力的主要组成部分是由于湍流磁场，尽管轴对称MRI的抑制和大规模磁场的主导存在。这表明磁RT不稳定性在驱动MAD角动量输运中起着重要作用。
2018-04-15 astro-ph.HE gr-qc
Multi-wavelength Emission from Jets and Magnetically Arrested Disks in Nearby Radio Galaxies: Application to M87
针对射电星系多波段辐射机制不明的问题，构建双区域模型，由喷流解释光学与X射线、磁俘获盘解释毫米/亚毫米波与伽马射线，成功应用于M87并指出强烈等离子体卷入的必要性。
2024-11-14 astro-ph.HE
Sgr A* X-ray flares from non-thermal particle acceleration in a magnetically arrested disc
Sgr A* 在近红外和X射线波段表现出耀斑，这些波段的亮度以$10-100$的倍数增加，持续$\approx 60$分钟。其中一个解释这些耀斑的模型是由吸积流中的磁重联事件加速的非热粒子的同步辐射。我们使用的结果从PIC模拟的磁重联后处理的三维双温度GRMHD模拟的磁制动盘（MAD）。我们确定电流片，检索它们的属性，估计它们的潜力，以加速非热粒子和计算预期的非热同步辐射。我们发现，MADs的通量爆发可以为将非热粒子加速到能量$γ_e \lesssim 10^6$并同时产生X射线和近红外耀斑提供合适的条件。通过选择合适的电流片参数和简化的同步辐射冷却方案，该模型可以同时再现静止和闪耀X射线的亮度以及X射线的谱形。虽然近红外耀斑主要是由于MAD通量爆发期间黑洞附近温度的升高，但X射线发射来自黑洞附近高磁化低密度区域的窄电流片和黑洞上通量重新连接的赤道电流片。因此，并不是所有的红外耀斑都伴随着X射线耀斑。非热耀斑发射可以扩展到非常硬（$\lesssim 100$ keV）的X射线能量。
2022-02-14 astro-ph.HE
$\textit{BMAD}$-Circumbinary Magnetically Arrested Disks around Stellar or Black Hole Binaries: Hot Accretion Flows, Disk Properties, and Angular Momentum Transfer
本文通过三维磁流体模拟研究等质量双星周围的环双星磁滞盘（BMAD），揭示强磁场下磁通喷发、磁塔外流及角动量转移机制，并发现BMAD状态可能促进双星轨道收缩。
2025-08-23 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Efficiency of Super-Eddington Magnetically-Arrested Accretion
研究了磁制动盘中超爱丁顿吸积黑洞的辐射效率，其中磁制动盘附近的磁通量达到饱和。我们的三维广义相对论辐射磁流体动力学（GRRMHD）的自旋BH（自旋$a/M=0.8$）吸积在$\sim 50$倍爱丁顿显示总效率$\sim 50\%$时，时间平均和总效率$\gtrsim 100\%$的时刻。旋转BH附近的磁通量产生的磁压缩导致了一个薄圆盘，其辐射通过磁化风的平流以及通过布兰德福德-兹纳耶克（BZ）喷流创建的低密度通道的传输逸出。由于光学厚辐射对磁力线的惯性加载，BZ效率是次优的，导致BZ效率在地平线上为$\sim 40\%$，BZ效率通过风的吸收为$r\sim 400r_g$（引力半径）为$\sim 5\%$。重要的是，辐射逃逸在$r\sim 400r_g$与效率$η\approx 15\%$（亮度$L\sim 50L_{\rm Edd}$），类似于$η\approx 12\%$的Novikov-Thorne薄盘和超过$η\lesssim 1\%$看到在以前的GRRMHD模拟或薄盘理论。我们的模拟显示如何BH自旋，磁场和喷流质量加载影响辐射和喷流效率的超爱丁顿吸积。
2015-08-10 astro-ph.HE gr-qc
Particle Acceleration in Collisionless Magnetically Arrested Disks
本研究利用广义相对论粒子网格方法模拟无碰撞黑洞吸积，发现磁通量喷发、磁重联及火花隙是强粒子加速区，喷发还会触发界面涡旋促进盘与喷流混合，且喷发后的对产生增强阶段贡献了大部分高能粒子。
2025-05-19 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Three-dimensional Global Relativistic Radiation Magnetohydrodynamics of Magnetically Arrested Disk Accretion Flows in AGNs
National Tsing Hua University（国立清华大学）；Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica（中央研究院天文及天文物理研究所）；Center for Theory and Computation, National Tsing Hua University（国立清华大学理论中心）；Physics Division, National Center for Theoretical Sciences, National Taiwan University（台湾大学理论科学中心物理组）；Hakodate Campus, Hokkaido University of Education（北海道教育大学函馆校区）
研究通过三维辐射相对论磁流体动力学模拟，探讨了磁性束缚盘吸积流中黑洞自转对辐射和动力学的影响，发现自转对吸积流动态和光谱能量分布影响较小。
2026-03-12 astro-ph.HE
Magnetic Flux Transport in Radiatively Inefficient Accretion Flows and the Pathway towards a Magnetically Arrested Disk
大尺度磁场在决定角动量输运和产生吸积系统中的喷流/外流方面起着至关重要的作用，但其起源仍然知之甚少。我们专注于辐射低效吸积流（RIAF）周围的黑洞（BH），并进行三维广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟使用雅典娜++代码。我们首先重新确认，MRI发电机在RIAF单独不会自发形成磁制动盘（MAD），有利于强射流的形成。我们接下来研究另一种可能性，即大尺度磁场是从外部源（例如X射线双星中的伴星，活动星系核中的磁化环境介质）平流向内的。虽然外部磁场的实际结构可能复杂而不确定，但它们很可能是封闭的。作为第一个研究，我们把它们作为不同大小，形状和场强的闭合场回路。与早期的磁通量运输的研究，其中磁通量被注入在初始层流中，我们注入的磁场环路中的准稳态湍流RIAF流入平衡，并遵循其演变。我们发现，一个相当大的分数（$\sim15\%-40\%$）的磁通量注入在大半径到达BH与弱依赖的环路参数，除了当环路被注入在高纬度，远离中平面。在我们的研究中观察到的相对高效率的通量传输暗示，MAD可能会形成相对容易接近BH，提供了一个源的大尺度场存在于较大的半径。
2023-02-06 astro-ph.HE
Magnetized advective accretion flows: formation of magnetic barriers in Magnetically Arrested Discs
讨论了大尺度强磁场在向外移动角动量中的重要性，以及在黑洞周围的对流、几何厚的亚开普勒吸积流中各种磁垒的可能来源。事件视界附近大尺度强磁场的产生是由于来自环境（如星际介质或伴星）的吸积气体由于磁通冻结而对磁通量的平流作用。在这个最简单的垂直平均的1.5维圆盘模型中，我们选择了黑洞周围圆盘所能维持的磁场的最大上限。在这个所谓的磁制动盘（MAD）模型中，吸积气体要么减速，要么面对事件视界附近的磁屏障积累的磁场取决于几何形状。磁障可能会把物质撞到无穷远。我们认为，这些类型的流动是积木式的吸积系统中产生射流和外流。我们还发现，在某些情况下，当物质在撞击屏障后试图回到无限远时，由于强引力和磁张力的累积作用，物质被另一个屏障阻止逃逸。这样，磁场可以将物质锁定在这两个屏障之间，这可能是幕式喷流形成的一个可能的解释。
2018-02-05 astro-ph.HE gr-qc
Jets in Magnetically Arrested Hot Accretion Flows: Geometry, Power and Black Hole Spindown
我们提出了九个模拟的辐射效率低的磁制动盘（MAD）在不同值的黑洞自旋参数$a_*$：$-0.9$，$-0.7$，$-0.5$，$-0.3$，0，0.3，0.5，0.7和0.9的结果。每次模拟都运行到$t \gtrsim 100,000\,GM/c^3$，以确保盘流入平衡到大半径。我们发现，饱和磁通量水平，因此也喷气功率，MAD磁盘强烈依赖于黑洞自旋，证实了以前的结果。顺行盘在更高的相对磁通量下饱和，并且具有比逆行盘更强大的喷流。带有旋转黑洞的MAD自然会发射具有广义抛物线轮廓的喷流，其宽度随与黑洞的距离的幂而变化。当距离达到$100\;GM/c^2$时，幂律指数为$k \approx 0.27-0.42$。有一个很强的相关性之间的磁盘喷流的几何形状和无量纲的磁通量，导致在赤道吸积流附近的黑洞和更广泛的喷流，逆行系统相比，显示薄的系统。顺行和逆行的MAD也表现出不同的趋势，在磁盘的变化：吸积率的变化增加，随着旋转的$a_*>0$和$a_*\lesssim 0$几乎保持不变，而磁通量的变化表现出相反的趋势。处于MAD状态的喷流从黑洞中带走的角动量比吸积的要多，有效地使黑洞向下旋转。如果来自自然界MAD系统的强大喷流持续存在，这种角动量的损失将显著降低宇宙时间内的黑洞旋转。
2022-01-27 astro-ph.HE
Radiative cooling changes the dynamics of magnetically arrested disks
该研究探讨辐射冷却对旋转黑洞周围磁囚禁盘（MAD）动力学的影响，提出临界吸积率$\dot M_{\rm crit}$，通过GRMHD模拟验证其与MAD参数、喷流效率的关联，揭示盘准平衡力的变化规律。
2025-02-17 astro-ph.HE
Efficiency of Thin Magnetically-Arrested Disks Around Black Holes
黑洞（BH）周围磁化吸积盘的辐射和喷流效率受到BH自旋和磁场的影响，当磁场较强时，可能导致与Novikov-Thorne（NT）薄盘理论的较大偏差。为了寻求最大偏差，我们进行广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟辐射有效薄（半高$H$半径$R$的$H/R\approx 0.10$）磁盘周围的适度旋转BH与$a/M=0.5$。首先，我们的模拟，每一个演变超过$70,000r_g/c$（引力半径$r_g$和光速$c$），表明大规模的磁场很容易向内吸积，甚至通过我们的薄盘和积累的磁制动盘（MAD）状态。其次，我们对薄MAD的模拟表明，该盘实现了$η_{\rm r}\approx 15\%$的辐射效率（在估计光子捕获之后），这大约是$a/M=0.5$的$η_{\rm r}\sim 8\%$的NT值的两倍，并且给出了与具有$a/M\approx 0.9$的NT盘相同的光度。与先前的模拟与$\lesssim 10\%$偏差相比，我们的结果的$\approx 80\%$偏差设置了一个新的基准。在先前工作的基础上，我们现在能够完成一个重要的标度律，这表明在BH X射线双星中观察到的高软状态下的射流淬灭与始终存在的MAD状态相一致，该状态具有弱而持续的射流。
2016-02-12 astro-ph.HE gr-qc
Magnetically arrested disk flux eruption events to describe SgrA* flares
本研究提出利用磁捕获盘（MAD）中的准周期性磁通爆发事件，通过建模磁重联产生的相对论性热点的运动，成功重现了银河系中心 SgrA* 的近红外耀斑行为，并限定其倾角范围。
2025-02-28 astro-ph.HE
Magnetically arrested transmutation of a compact star
Manipal Academy of Higher Education（马尼帕尔高等教育学院）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
本文提出磁性束缚转化机制(MAT)，解释银河中心区域磁白矮星过量及磁星存在而非普通脉冲星的现象，通过磁性平衡阻止致密星体进一步吸积并转化成黑洞。
2026-03-03 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Flux eruption events drive angular momentum transport in magnetically arrested accretion flows
我们发展了两个高分辨率的广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟对流为主的吸积流周围的非旋转黑洞（BH），每个持续时间$\sim 3\times 10^5\,GM_{\rm BH}/c^3$。一个模型捕获的演化弱磁化（SANE）磁盘和其他磁制动磁盘（MAD）。MAD模型中的磁通量爆发将气体从盘中推出，并发射出强风，其外流效率有时达到传入吸积功率的$10\%$。尽管这些风的能量很大，但平均质量流出率在半径为$\sim100\,GM_{\rm BH}/c^2$的范围内仍然很小，只达到视界吸积率的$\sim 60-80\%$。平均向外的角动量传输主要是径向的吸积模式，但有一个明显的区别：磁通量喷发驱动的磁盘风造成了强烈的垂直流动的角动量在MAD模型，而SANE模型，磁旋转不稳定性（MRI）移动角动量主要是赤道通过磁盘。此外，我们发现，MAD状态是高度瞬态和非轴对称的，吸积模式经常改变到SANE样状态后，喷发重新达到磁通量饱和与时间。雷诺应力改变方向，在这样的过渡，与MAD（SANE）状态显示向内（向外）的应力，可能指向间歇性MRI驱动的吸积在MAD。使用下一代望远镜确定通量爆发的性质对于理解像M87 $^*$和人马座A $^*$这样的次爱丁顿吸积黑洞中的质量流、磁通量和角动量至关重要。
2022-10-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Winds and Disk Turbulence Exert Equal Torques on Thick Magnetically Arrested Disks
通过分析黑洞厚磁捕获盘的长持续时间模拟，发现盘风与盘湍流提取的角动量大体相等，表明理解湍流和层流应力对相关天体演化至关重要。
2024-04-23 astro-ph.HE
Can MAD accretion disks launching structured jets explain both GRB and AGN engines? Magnetically arrested accretion disks launching structured jets in application to GRB and AGN engines
我们探索相对论性喷流的形成、能量学和几何学，以及它们的中央引擎的可变性。我们研究快速和缓慢旋转的黑洞，并解决我们的模拟活动星系（AGN）中心和伽马射线暴（GRB）引擎。结构喷流被假定为占整个质量尺度的高能量源的发射特性，从恒星质量的黑洞在伽玛暴和活动星系核中的超大质量黑洞发射。它们的活动核心包含磁化的吸积盘，克尔黑洞的旋转提供了喷射发射的机制。如果吸积的模式是磁制动（MAD），这个过程最有效。在这种模式下，调制的喷气发动机发射的吸积流，在最小的时间和空间尺度上操作的内部不稳定性有关。由于这些尺度与光的穿越时间和黑洞的引力半径有关，因此喷流-圆盘连接的普适模型有望与黑洞质量成比例。本文利用克尔度规对MAD吸积过程进行了3D GR MHD模拟，研究了喷流-盘的联系。我们量化的可变性的磁盘通过傅立叶分析。我们发现，演化是由引擎的物理参数，如黑洞的自旋和磁盘的大小，以及它的磁化，我们应用我们的方案，在AGN和GRB类的典型类型的源。我们发现，MAD方案是适用于活动星系核发动机，并支持持久喷流排放。它也可以应用于伽玛暴，因为它给出了与观测大致一致的变化模式。然而，在某些情况下，强磁场可能会导致射流淬火，这种效果被发现是重要的，主要是伽玛射线暴射流。我们推测，这可能与伽玛射线暴发动机产生的磁力驱动风的强度有关。
2022-10-04 astro-ph.HE
Magnetic Flux Transport in Advection Dominated Accretion Flow Towards the Formation of Magnetically Arrested Disk
本研究探讨平流主导吸积流内磁通量输运与磁滞留盘形成，推导其结构动力学，发现内部磁滞留盘形成于视界外数十史瓦西半径处，其喷流功率比正常吸积流包围的黑洞高约两个数量级。
2024-11-27 astro-ph.HE
Two-temperature treatments in magnetically arrested disk GRMHD simulations more accurately predict light curves of Sagittarius A*
本文在Sgr A*的磁停滞盘GRMHD模拟中引入双温度热力学处理，发现其230 GHz同步辐射变率比单温度模拟更接近观测，并揭示电子辐射冷却使内盘温度降低约10%，从而减小流量及其涨落。
2025-02-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
Black Hole-Disk Interactions in Magnetically Arrested Active Galactic Nuclei: General Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations Using A Time-Dependent, Binary Metric
本文通过含时双黑洞度规的GRMHD模拟，研究次级黑洞与磁制动厚AGN盘的相互作用，发现其使外流率提升2-4倍，并首次自洽证明自旋-轨道耦合导致盘和喷流发生60°-80°的长期进动，可为探测次级黑洞提供观测证据。
2024-04-02 astro-ph.HE
Impact of disk magnetic fields on the propagation of stellar-scale jets in the magnetically arrested accretion disks of active galactic nuclei
Nanning University（南宁大学）；Xiamen University（厦门大学）；Xiangtan University（湘潭大学）
本研究在磁阻吸积盘框架下，采用喷流-喷流茧模型，发现盘磁场可抑制喷流茧横向膨胀、增强低功率喷流准直性，还能促进双黑洞并合产生的低功率喷流的 breakout。
2026-08-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Magnetically arrested advective accretion flows and jets/outflows around stellar mass black holes: Explaining hard state ULXs with GRMHD simulations
本研究利用GRMHD模拟恒星质量黑洞周围强磁场下的亚爱丁顿平流吸积系统，揭示磁场对吸积和外流的影响，无需超爱丁顿吸积率或中等质量黑洞即可解释硬态ULXs的高光度特征。
2024-11-27 astro-ph.HE
Magnetic support, wind-driven accretion, coronal heating, and fast outflows in a thin magnetically arrested disc
研究磁捕获盘（MADs）的动力学特性，发现薄盘因湍流磁压和风驱动角动量传输而垂直膨胀且密度降低，其增强的热耗散可为XRBs和AGN冕区供能，且MAD风与AGN超快外流观测一致。
2023-10-25 astro-ph.HE
Resolution analysis of magnetically arrested disk simulations
本研究通过比现有水平高一个数量级的分辨率对磁捕获吸积盘（MAD）进行收敛性测试，发现高分辨率揭示了向内角动量传输、喷流鞘波状特征及变薄等细节，这些差异将影响能量耗散及可观测辐射发射。
2024-07-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Accretion into black hole, and formation of magnetically arrested accretion disks
利用Schwarzschild度规，得到了球对称吸积到黑洞（BH）中时磁场增长的精确解。磁场随着时间的推移逐渐增大，由最初的均匀磁场变为准径向磁场。在流动的发展阶段中，在下落气体中的磁能和动能之间建立了均分。估计的同步辐射强度提出了固定流。辐射的主要部分形成在区域$r \leq 7 r_g$中，这里$r_g$是BH引力半径。当远离黑洞的磁场是均匀的且不影响流动时，在存在大尺度磁场的情况下，得到了物质吸积到黑洞中的二维稳态自相似磁流体力学解.在垂直于远场磁场方向的对称平面上，BH周围形成准定常盘，其结构由耗散过程决定。得到了物质撞击圆盘时的冲击成形参数。得到了$10\,\, M_\odot$ BH盘和激波的辐射谱。这类天体的光度与太阳的光度相当，具有典型的银河系气体密度，有可能在小于1千秒差距的距离进行观测。BH周围的层流和湍流盘结构的光谱是非常不同的。湍流盘在红外线中发射其通量的大部分。有些银河系的红外类恒星源可能是处于湍流吸积状态的单个黑洞。磁化圆盘的辐射效率很高，达到了$\sim 0.5\,\dot M\,c^2$，因此最近又称之为磁制动圆盘（MAD）。MAD的数值模拟，并在吸积到中子星的外观被认为是和讨论。
2019-05-31 astro-ph.HE gr-qc
Demystifying flux eruptions: Magnetic flux transport in magnetically arrested disks
本研究针对磁阻盘（MADs）的通量爆发现象，构建了大尺度磁场输运形式体系，推导了爆发复发时标，测量了湍流电阻率与磁普朗特数，为活动星系核光变及磁场输运物理提供了新见解。
2025-10-29 astro-ph.HE
Survey of Radiative, Two-Temperature Magnetically Arrested Simulations of the Black Hole M87* I: Turbulent Electron Heating
本研究开展了11组M87*黑洞的双温辐射GRMHD磁阻模拟，探究不同自旋的影响，对比单流体模拟的差异，验证了与EHT观测的部分一致性并给出线偏振俯仰角的自旋拟合函数。
2025-02-20 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
Compression-Driven Kinetic Instabilities in Magnetically Arrested Disks
University of Illinois（伊利诺伊大学）；Illinois Center for Advanced Study of the Universe（伊利诺伊大学宇宙高级研究中心）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（平顿研究所计算天体物理中心）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
研究通过二维粒子-细胞模拟，探讨压缩驱动磁性束缚盘中电子-离子等离子体的各向异性不稳定性，揭示其与热能、温度比及压缩率的关系，为黑洞吸积模型提供依据。
2026-08-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph
