Astrophysical ZeV acceleration in the relativistic jet from an accreting supermassive blackhole
吸积超大质量黑洞是活动星系核（AGN）的中心发动机，它能够激发出极强的Alfven波，其波长（波包）的大小以其块状性为特征。有质动力和尾流场由活动星系核（blazar）喷流中传播的阿尔芬波驱动，并将质子/核加速到超过Zeta电子伏特（ZeV $=10^{21}$ eV）的极端能量。这样的加速是迅速的、局部的，并且不会受到费米加速中包围的多重散射/弯曲的影响，所述多重散射/弯曲导致超过$10^{19}$ eV的过度同步辐射损失。发现ZeV宇宙射线的产生率与观测到的耀变体γ射线光度函数及其时间变化是一致的。
2013-09-02 astro-ph.HE
Enhanced MHD transport in astrophysical accretion flows: turbulence, winds and jets
天体物理吸积可以说是宇宙中最普遍的物理过程;它发生在单个恒星的诞生和死亡期间，并在整个星系的演化中起着关键作用。特别是在黑洞上的吸积，也是自然界中已知的最有效的机制，将高达40%的吸积静止质量能量转化为壮观的形式，如高能（X射线和伽马射线）发射和相对论喷流。虽然磁场被认为是最终负责这些现象，我们的微观物理的吸积流以及大规模的MHD外流的MHD湍流的理解仍然远远没有完成。我们提出了一个新的理论模型的天体物理磁盘吸积，认为增强垂直传输的动量和能量的MHD风和喷流，以及运输造成的MHD湍流。我们还描述了新的全球性的，三维模拟，我们目前正在开发的非理想的MHD效应可以解释如何小规模的，湍流场（产生的磁旋转不稳定性- MRI）可能会演变成大规模的，有序的领域，产生磁化电晕和/或射流的最高能量的现象必然起源的程度。
2009-12-09 astro-ph.HE
Numerical Simulations of Magnetized Astrophysical Jets and Comparison with Laboratory Laser Experiments
本文给出了磁流体力学数值模拟磁化射流形成和发展的结果。讨论了用于比较天体物理喷流的实验室激光实验和数值模拟结果的相似准则。介绍了Neodim激光装置实验中产生的射流的实验室模拟结果。
2019-03-11 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The baryon loading effect on relativistic astrophysical jet transport in the interstellar medium
天体物理学相对论喷流的组成仍然不确定。通过动力学粒子模拟，我们发现，在喷流中的重子分量，或所谓的重子加载效应（BLE），严重影响相对论喷流输运动力学的星际介质。一方面，由于喷流电子通过布内曼诱导的静电波和韦伯介导的无碰撞激波从喷流重子中吸收了大量能量，相对论喷流可以在更远的距离内传输;另一方面，通过增加BLE，射流电子相空间分布可以由底部宽单峰结构转变为中心宽多峰结构，这在很大程度上影响所观察到的射流形态。相关的天体物理学研究的意义进行了讨论。
2018-09-21 astro-ph.HE physics.plasm-ph
General relativistic study of astrophysical jets with internal shocks
我们探讨了在黑洞周围的喷流中形成定常内激波的可能性。我们考虑由相对论状态方程描述的流体，在史瓦西度规中绕对称轴（$θ=0$）流动。我们使用两种模型的射流几何形状，（i）一个圆锥形的几何形状和（ii）一个几何形状与非圆锥形的横截面。锥形射流是光滑流。而非锥形截面射流则经历多音速点甚至驻激波。喷流激波变得更强，因为激波的位置位于远离中心黑洞。具有很高能量和很低能量的喷流不窝藏激波，但具有中等能量的喷流确实窝藏激波。与外部介质介导的激波相比，这些激波的一个优点是，这些激波对射流终端速度没有影响，但可以作为粒子加速的可能场所。典型地，具有能量$1.8~c^2$的射流对于具有任何几何形状的射流将实现$v_\infty=0.813c$的终端速度。但对于吸积盘内环长度尺度为$40\rg$的非圆锥截面喷流，则在$\rsh \sim 7.5\rg$和压缩比为$R\sim 2.7$时将形成定常激波。此外，电子-质子喷流似乎是最强的激波。我们讨论了这种情况可能产生的后果。
2017-04-25 astro-ph.HE
The immediate environment of an astrophysical black hole
鉴于事件视界望远镜（EHT）即将进行的观测，我们提出了我们对天体物理学黑洞直接环境的想法。我们担心，在广义相对论磁流体动力学数值模拟中使用的两个近似，即在黑洞喷流底部附近实施的数值密度地板，以及来自大距离的磁场，可能会误导我们对观测结果的解释。我们预测，三个物理过程将体现在EHT的观测，即动态对形成的地平线上，电磁能量耗散沿边界的黑洞喷流，和一个区域的弱磁场分离的黑洞喷流盘风。
2017-11-16 astro-ph.HE
Relativistic Magnetized Astrophysical Plasma Outflows in Black-Hole Microquasars
近年来，微类星体喷流引起了许多研究者的兴趣，主要集中在天体物理等离子体外流和各种喷流喷射。在这项工作中，我们专注于研究恒星黑洞双星系统喷流的电磁辐射和粒子发射，其特征在于喷流中的强子含量。这种排放的相对论磁流体动力学的背景下可靠地描述。我们的模型计算是基于费米加速机制，通过该机制的初级粒子（主要是质子）的射流被加速。因此，喷流中的一小部分热质子通过喷流等离子体中产生的冲击波获得相对论能量。从快（非热）质子与热（冷）质子的非弹性碰撞中，产生了二次带电粒子和中性粒子（π介子、K介子、μ介子、$η$粒子等）。以及从无线电波段到X射线甚至到非常高能量的伽马射线的电磁辐射。我们的主要目标之一是，通过适当的解决方案的输运方程，并考虑到各种机制，导致能量损失的粒子，研究强子天体物理喷流内的二次粒子浓度。在银河系MQs SS 433和Cyg X-1上测试了我们的方法之后，作为一个具体的河外双星系统，我们研究了位于银河系卫星星系大麦云中的LMC X-1。值得一提的是，对于LMC X-1系统的伴星O星（及其扩展的星云结构），几年前已经发表了使用VLT/UVES光谱数据的新观测结果。
2021-12-15 astro-ph.HE
Plasma Phenomenology in Astrophysical Systems: Radio-Sources and Jets
本文综述了具有射电辐射的天体物理源中的等离子体现象，即脉冲星、微类星体、类星体和射电星系的射电喷流。首先描述了它们的基本特征，然后详细讨论了它们的形态和导致不同射电辐射的机制之间的联系，特别是研究了致密天体（中子星、黑洞）周围等离子体结构所起的作用。为了完整起见，我们简要地提及观测技术和探测器，其结构使它们与其他天体物理仪器区分开来。本文讨论了角动量在等离子体吸积盘中输运的基本思想（以及盘-源-喷流耦合问题），着重指出了它们的成功和不足。另一种情况下推断，基于天体物理和实验室等离子体配置之间的平行性，在那里可以找到小规模的结构。我们将集中我们的注意力在无线电喷流的形态，对它们的耦合与吸积盘和可能的触发现象，被视为等离子体不稳定性的配置文件。
2014-01-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetohydrodynamic models of astrophysical jets
在这篇评论中，分析了在紧凑的天体附近的静止轴对称流的广泛的类获得的分析结果，重点是对特定的源的定量预测。近年来，人们对天体物理喷流的形成和性质的认识大大增加。这不仅是由于新的观察，而且是由于分析理论的进步，它产生了相当简单的关系，以及毫无疑问可以被称为数值模拟的突破，它使理论预测得到了证实。当然，我们离完全理解致密源中发生的物理过程还很远。尽管如此，所取得的进展使人们对不久的将来进行试验观测产生了希望，这些观测可以深入了解活跃的天体物理物体中发生的物理过程。
2011-03-17 astro-ph.HE physics.plasm-ph
High-Energy Polarization: Scientific Potential and Model Predictions
了解磁场强度和形态对于研究天体物理喷流是非常重要的。极化信号是探测喷流磁场的标准方法。无线电和光学偏振监测计划已经非常成功地研究了空间和时间相关的射流偏振行为。一个新的时代正在到来与高能量偏振。X射线和$γ$ -射线偏振测量法可以探测最活跃的射流区域，具有最有效的粒子加速。这个新的机会将对我们目前对喷气系统的理解产生重大影响。本文总结了天体物理喷流的X射线和$γ$射线偏振的科学潜力和当前的模型预测。特别是，我们讨论了使用高能偏振的优势，以约束射流物理中的几个重要问题，包括射流辐射机制，粒子加速机制，射流动能和磁能组成。在这里，我们把耀变体作为一个研究案例，但一般的方法可以类似地应用于其他天体物理喷流。我们的结论是，通过比较相结合的磁流体动力学（MHD），粒子输运和偏振相关的辐射传输模拟与多波长随时间变化的辐射和偏振观测，我们将获得最强的约束和最好的知识射流物理。
2017-08-09 astro-ph.HE
Laboratory simulation of astrophysical jets within facilities of Plasma Focus type
天体物理过程的实验室模拟是等离子体物理研究的热点之一。最近在库尔恰托夫研究所的等离子体焦点型设施上进行了一系列新的实验。主要目标是研究射流稳定的机制，因为它可以传播的距离远大于其横向尺寸。固定气体填充的实验揭示了形成窄准直等离子体射流的制度，其头部在射流传播距离达100 cm时不宽于几厘米。PF-1000（IFPiLM，Warsaw，Poland）和KPF-4（SFTI，Sukhum，Abkhazia）实验旨在创建轮廓初始气体分布以控制环境等离子体中等离子体射流传播的条件。无量纲参数，即马赫数，雷诺数，和Peclet数，这是在实验过程中实现的估计表明，PF设施可用于YSO射流建模。未来的实验，这可以让一个了解的性质，在许多天体物理源观察到的稳定等离子体喷射，进行了讨论。
2018-08-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Resistive relativistic MHD simulations of astrophysical jets
本文利用PLUTO开展RRMHD轴对称相对论喷流模拟，比较多种电阻率模型，发现可变电阻率可在保留湍流与电流片的同时更真实地描述耗散和非热粒子加速。
2023-09-12 astro-ph.HE
Nonradial and nonpolytropic astrophysical outflows. X. Relativistic MHD rotating spine jets in Kerr metric
活动星系核的高分辨率射电成像揭示了某些源存在超光速纽结运动和喷流的横向分层。最近的观测项目提供了新的观测约束中心区域的旋转黑洞在活动星系核，这表明有一个内部或脊柱喷流围绕盘风。这种相对论性的自旋喷流很可能是由从黑洞中提取能量的电子-正电子对组成的。本文将克尔度规中的自相似机制推广到相对论喷流。我们的目标是模拟活动星系核内部的自旋喷流，将其描述为从Kerr黑洞周围的球形日冕中流出的相对论性光。该模型通过将度规和力与余纬展开到磁通量函数的一阶来建立。与以前的模型相反，没有忽略光柱的影响。获得了具有高洛伦兹因子的解，并提供了到极轴的自旋喷流模型。在以前的出版物中，我们计算的磁准直效率参数，它测量的可用能量的变化跨场线。该准直效率是模型的积分，将经典的磁转子效率准则推广到克尔度规。我们研究了磁效率和加速度随黑洞自旋的变化，并表明它们对这个积分具有很高的灵敏度。这些新的解决方案模型准直或径向，相对论或超相对论流出。我们讨论了我们的解决方案的相关性，以模拟M87脊柱喷气式飞机。我们研究了中心黑洞自旋准直自旋喷流的效率，并表明喷流功率与数值模拟确定的功率具有相同的量级。
2017-12-15 astro-ph.HE
Astrophysical Jets : what can we learn from Solar Ejections?
从太阳的抛射可以以比任何其他天体更高的分辨率观察到：我们能否在太阳结果的基础上将其应用于天体？本工作的目的是建立是否有任何类似的太阳抛射和抛射的微类星体和活动星系核。简要回顾这些物体和太阳的喷气机特性，我们指出了它们共有的一些特征，并指出了天体物理学和太阳研究之间的交叉繁殖可能是富有成效的研究领域。例如，这项研究的初步结果表明，在与太阳日冕物质抛射（CME）相关的电流片（CS）中撕裂不稳定性所产生的斑点与微类星体中与大型射电爆发相关的等离子体准周期性抛射之间可能存在类似之处。
2010-11-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
Polarization of Astrophysical Events with Precessing Jets
具有吸积盘的中心致密天体（CCO，如黑洞）被认为是各种天体物理现象的共同中心引擎，如伽马射线暴（GRB）、潮汐扰动事件（TDE）和活动星系核（AGN）。由这样一个系统提供动力的喷流可能会由于CCO和吸积盘的角动量不对准而进动。这些现象的光变曲线中观察到的一些准周期行为可以在旋进喷流模型的框架内得到很好的解释。本文研究了旋进射流在这三种现象中的发射偏振。在有旋进喷流的无规磁场和环形磁场中，同步辐射的偏振角都是逐渐变化的，而在无旋进顶帽喷流中，偏振角只能发生$90^\circ$的突变。极化特性是周期性的，由于我们的模型中所作的假设。偏振观测对于确认伽玛暴、时间演化事件和活动星系核中喷注的进动性质是至关重要的。
2019-05-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
AGN jets as the origin of UHECRs and perspectives for the detection of astrophysical source neutrinos at EeV energies
我们证明，人口的活动星系核（AGN）可以描述所观察到的超高能宇宙射线（UHECR）的光谱在脚踝和以上，并占主导地位的贡献来自低光度BL湖。一个额外的，subdominant贡献高光度活动星系核需要改善的组合物观测的描述，导致大量的中微子通量，峰值在EeV的能量。我们还发现，不同的属性为低和高亮度AGN人口所需的可能类似的重子加载已经可以从目前的冰立方观测排除。我们还表明，从源内发射的中微子的通量应该胜过宇宙成因中微子的传播过程中产生的UHECR。这一结果对超高能（$\sim$ EeV）中微子实验具有深远的意义，因为与宇宙成因中微子相比，可以使用额外的搜索策略来搜索源中微子，例如堆叠搜索，耀斑分析和多信使跟踪。
2021-05-06 astro-ph.HE
Laboratory disruption of scaled astrophysical outflows by a misaligned magnetic field
利用实验室实验研究了磁压作用下天体物理外流形成明亮、致密和准直喷流的过程。我们特别关注流出物与磁场之间的错位对射流准直的影响，因为流出物源于源。对于小的未对准，磁性喷嘴形成并重新定向准直射流中的流出物。对于日益增长的错位，这个喷嘴变得越来越不对称，扰乱射流形成。因此，我们的研究结果表明，外流/磁场不对准是一个合理的关键过程调节射流准直在各种对象从我们的太阳的外流河外射流。此外，他们提供了一个可能的解释所观察到的结构的天体物理喷流。射流调制可以被解释为流出/环境场角度随时间变化的特征，并且射流方向的变化可以是环境场方向变化的特征。
2020-12-20 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
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
Astrophysical jets from boosted compact objects
我们进行完整的三维数值模拟的紧凑的对象，如黑洞或中子星，通过周围的力免费等离子体，增强均匀的磁化。我们研究射流的形成和能量提取从所得到的静态late time solutions.的实施适当的边界条件，使我们能够探索一个广泛的助推速度，发现射流功率尺度为$γv^2$（被$γ$的洛伦兹因子）。我们还探讨了问题的其他参数，如相对于渐近磁场的运动方向或包含黑洞自旋。此外，通过比较一个黑洞与一个完美的导电球在平坦的时空，我们设法解开曲率效应所产生的完美的导电表面。结果表明，当恒星的致密性增加时，这两种效应结合起来，进一步增强了中子星产生的光度。
2019-05-01 astro-ph.HE gr-qc
Cosmic-ray cooling by dark matter in astrophysical jets
LAPTh, CNRS, USMB（拉普理论物理实验室，法国国家科学研究中心，萨瓦大学）；Center for Astrophysics and Space Science (CASS), New York University Abu Dhabi（纽约大学阿布扎比分校天体物理学与空间科学中心）；Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）；INFN - Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）
研究通过多区喷流模型分析马尔卡121的多波段辐射，首次考虑喷流动力学不确定性，得出暗物质诱导宇宙射线冷却的5σ上限。
2026-01-08 astro-ph.HE hep-ph
Analytical Solution of Magnetically Dominated Astrophysical Jets and Winds: Jet Launching, Acceleration, and Collimation
我们提出了一个解析解的高度磁化喷流/风流。一般无力喷流/风方程（“脉冲星”方程）的左边被分成旋转和非旋转项。这两个方程的任何一项都可以解析求解，并且两个解彼此匹配得很好。因此，我们获得了磁主导喷流/风的一般近似解，该解涵盖了非相对论性到相对论性区域，并且漂移速度与冷等离子体速度很好地匹配。射流的加速包括三个阶段。(1)喷流位于阿尔文临界面（即轻圆柱）内，具有非相对论性速度，并由环形运动主导。(2)喷流超过阿尔文临界面，在那里，流动由极向运动主导，并变得相对论。这两个阶段的总速度遵循相同的规律$vΓ=ΩR$。(3)用$vΓ\approx1/\left(θ\sqrt{2-ν}\right)$代替演化规律，其中$θ$是射流的半张角，$0\leqν\leq2$是由磁场配置确定的自由参数。这是因为早期的有效加速最终打破了射流中不同部分之间的因果关系，阻止了全局解决方案。喷气机必须携带局部电荷和电流，以支持电磁平衡。该近似解与已知的理论结果和数值模拟结果一致，并且更便于直接与观测值进行比较。这个理论可以用来限制天体物理喷流中黑洞的自旋。
2021-01-14 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
A Hydrodynamical Mechanism for Generating Astrophysical Jets
每当在经典的吸积盘中，薄盘近似在一定半径的内部失效时，就会发生从Keplerian到径向下落轨迹的转变。我们表明，这种转变实际上是预计发生内部的某一临界半径，提供表面密度分布比$Σ(R) \propto R^{-1/2}$陡峭，而且，它可能对应于观测推断的现象厚热壁内部限制的程度，许多恒星吸积盘。下落的轨道将导致物质向非常中心的区域会聚和集中，其中大部分将简单地被中心物体吞噬。我们表明，通过微扰流体动力学分析，这将自然发展出一个很好的准直对极射流。第一个分析处理所描述的问题，证明了天体物理射流产生的纯流体动力学机制的可行性。这里探讨的纯流体动力学射流产生机制补充了现有的想法集中在磁场的作用，这可能占大规模的准直和稳定的射流。
2013-10-02 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Effects of extragalactic magnetic field on the spectra of ultra-high-energy cosmic rays from jetted sources
Sorbonne Université（索邦大学）
本研究通过数值模拟极高能宇宙射线在磁化宇宙中的传播，首次证明在特定条件下，喷流发射几何结构（如张角与朝向）对塑造单个源的观测能谱具有决定性作用，揭示了发射几何与磁场相互作用对能谱的影响。
2025-11-05 astro-ph.HE
Future Prospects for Constraining Black-Hole Spacetime: Horizon-scale Variability of Astrophysical Jet
本研究利用GRMHD模拟和GRRT计算，分析M87*喷流在视界尺度的动力学与黑洞自旋的关联，并评估ngEHT观测约束黑洞自旋的前景。
2023-11-16 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 and collimation of relativistic MHD jets - simulations and radio maps
我们目前的结果磁流体动力学（MHD）模拟射流的形成和传播，讨论了各种天体物理设置。在第一种方法中，我们考虑相对论MHD射流形成的模拟，考虑从开普勒盘的表面发射的射流，数值演示-第一次-相对论MHD射流的自准直能力。我们获得了高达约10的洛伦兹因子，同时获得了约1度的高度准直。然后，我们提出的同步辐射图计算的内在射流结构来自MHD射流形成模拟。最后，我们提出了（非相对论）MHD模拟射流发射，治疗吸积和喷射之间的过渡。这些设置包括一个物理磁扩散率，这是必不可少的加载吸积材料上流出。我们发现流出物中有相对较高的质量通量，约为吸积率的20- 40%。
2013-12-20 astro-ph.HE
Kerr-Taub-NUT spacetime to explain the jet power and the radiative efficiency of astrophysical black holes
本研究利用带非零引力磁荷的Kerr-Taub-NUT时空，解释多颗X射线双星黑洞的辐射效率与喷流功率，同时发现该解无法同时匹配GRS 1915+105的两项观测特征。
2023-11-10 astro-ph.HE gr-qc
Cross-entropy optimiser: a new tool to study precession in astrophysical jets
在许多银河系和河外来源的喷流旋进的证据已在文献中报道。这些证据大部分是基于对喷流结运动学的研究，这取决于正确识别组件，以确定它们各自的自行和在天空平面上的位置角。与拟合程序有关的识别问题，以及采样时间不及时的观察结果，可能会影响及时跟踪组件，从而可能导致对数据的误解。为了克服这些局限性，我们引入了一个非常强大的统计工具来分析射流进动：连续多极值优化的交叉熵方法。交叉熵方法仅基于喷流分量的原始数据（距核心的赤经和赤经偏移）来搜索更好地代表数据的岁差模型参数。在这项工作中，我们提出了大量的测试，以验证这种技术，使用合成进动射流从一组给定的进动参数。为了恢复这些参数，我们将交叉熵方法应用于我们的进动模型，彻底改变与该方法相关的量。我们的结果表明，即使在最具挑战性的测试中，交叉熵方法也能够在1%的水平内找到正确的参数。即使对于非旋进射流，我们的优化方法也可以成功地指出旋进的不足。
2009-07-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
GRMHD Simulations and Modeling for Jet Formation and Acceleration Region in AGNs
相对论射流是具有相对论速度的准直等离子体流出。涉及相对论喷流的天体是一个系统，包括一个致密物体，如黑洞，被旋转的吸积流包围，在中心致密物体附近产生相对论喷流。解释相对论喷流起源的最被接受的模型涉及磁流体动力学（MHD）过程。在过去的几十年里，许多广义相对论磁流体动力学（GRMHD）程序已经被开发出来，并被应用于模拟各种条件下的相对论性喷流形成。这篇简短的评论概述了GRMHD模拟在产生相对论喷流及其观测建模方面的最新进展。
2022-01-29 astro-ph.HE
Charm decay in slow-jet supernovae as the origin of the IceCube ultra-high energy neutrino events
我们调查最近在IceCube中微子天文台检测到的超高能（UHE）中微子事件是否可能来自于类似超新星的天体物理源的温和相对论性喷流中产生的魅力介子的衰变。我们证明，$5.7σ$多余的中微子观测冰立方在30 TeV-2 PeV的能量范围内可以解释的中微子在这样的慢喷流超新星产生的扩散通量，使用的天体物理和QCD参数的值与中微子生产的理论不确定性在天体物理来源的粲介子衰变。我们讨论了固有的理论不确定性在高能强子碰撞的魅力生产的评估，以及与慢喷超新星源的天体物理学的不确定性。当质子冷却过程超过质子加速时，源内的质子通量，以及由此产生的中微子通量，在大约几个PeV处被切断。这直接解释了在能量高于几个PeV时事件率突然下降的原因。我们将在光谱加权的魅力生产横截面的能量依赖的效果，并表明，这有一个非常显着的影响中微子通量的形状，大小和截止能量。
2014-07-10 astro-ph.HE hep-ph
Formation of recollimation shocks in jets of high-mass X-ray binaries
本文研究了大质量X射线双星中喷流与星风相互作用时，平行化激波的形成条件。我们表明，存在一个临界射流功率，依赖于风速和速度和射流速度，在此之上，一个reclimationshock不会形成。当喷流功率低于临界值时，我们导出激波的位置。我们表明，表面冲击可能仍然存在以上的临界功率，但只占用一个小的体积的射流，并没有显着改变射流的开口角。我们通过3D数值模拟来测试这些预测，证实了临界功率的存在和值。我们将我们的结果应用到天鹅X-1和天鹅X-3。
2015-12-17 astro-ph.HE
Propagation, cocoon formation, and resultant destabilization of relativistic jets
茧状物是由喷射头处的冲击加热产生的传播喷射的副产品。在此，考虑同时茧形成，我们研究了相对论射流通过均匀环境介质传播的稳定性。利用一个简单的分析论证，证明了当完全相对论性喷流径向振荡时，由于射流与茧之间的压力失配，射流的有效惯性大于茧的有效惯性，而与射流的发射条件无关。在这种情况下，预计振荡诱导的瑞利-泰勒不稳定性的起始条件在射流界面处得到满足，从而导致相对论性喷流在其传播期间的不稳定。我们已经定量地验证和证实了我们先前的预期，在三维相对论流体动力学模拟。讨论了可能出现的Richtmyer-Meshkov不稳定性、振荡诱导的离心不稳定性和Kelvin-Helmholtz不稳定性。
2019-10-25 astro-ph.HE
Three Dimensional Structure of Relativistic Jet Formation
利用高分辨率自适应网格加密模拟，我们研究了旋转磁层中相对论喷流的形成。在这里，我们专注于非轴对称模式的发展，由于内部和外部扰动的射流。这些扰动要么来自于随流动注入的扰动，要么来自于团状外部介质。在螺旋场几何形状的加速射流，m=1至m=5模式进行了分析，发现饱和的高度为\sim 20内盘半径。我们还讨论了一种方法来控制人工放大的m = 4噪声的carnival模拟几何。强扰动由于不均匀的环境介质导致流动配置与增加的磁间距，从而表明一个自稳定的射流形成机制。
2012-12-04 astro-ph.HE
Exploring the role of composition and mass-loading on the properties of hadronic jets
天体物理喷流是相对论性的外流，在相当多的数量级上保持准直。尽管经过数十年的研究，宇宙射线（CR）的起源仍然不清楚，但星系中心的超大质量黑洞和X射线双星（BHXB）中的恒星质量黑洞发射的喷流是CR加速的候选来源之一。当CRs在天体物理喷流中加速时，它们会引发粒子级联，形成γ射线和中微子。在所谓的强子情况下，加速的CR的人口需要大量的能量来正确解释光谱约束类似于一个纯粹的轻子的情况。所需的能量通常超过爱丁顿极限，甚至超过射流内可用的总能量。加速质子的确切能量来源尚不清楚，但由于沿喷流的能量守恒，它被认为是来自喷流本身，通过从磁场转移能量，或从流出的动能。为了解决这个强子能量问题，并自我一致地发展沿流的能流，我们探索了一种新的治疗方法，包括强子的内容，其中沿喷流/风边界的不稳定性发挥了关键作用。我们讨论了不同的喷流组合物的喷流动力学的一对占主导地位的电子-质子喷流，因此发射光谱，占轻子和强子过程的影响。最后，我们讨论了这种质量加载方案的影响，以解决质子能量的问题。
2023-01-16 astro-ph.HE
High-energy neutrinos from choked-jet supernovae: Searches and implications
本研究通过无分箱最大似然分析搜寻IceCube十年μ子径迹事件与SN Ib/c样本的相关性，未发现显著关联，但设定的保守上限仍允许SNe Ib/c成为IceCube观测中微子的主导源。
2024-05-31 astro-ph.HE
Real-time evolution of a large-scale relativistic jet
上下文天体物理喷流在宇宙中的所有尺度上都是普遍存在的，但它们的大尺度动力学和时间演化很难观察，因为它们通常以非常缓慢的速度发展。目标。我们的目标是获得天体物理喷流中预期的大规模演变及其与环境相互作用的第一个观察证据。只有来自微类星体的喷流才有机会在人类的一生中见证实时的、完整的喷流演化，因为它们结合了“短”的、几秒差距的长度和相对论速度。方法.这项工作的方法是基于一个系统的重新校准的干涉射电观测的微类星体在公共档案。特别是，在不到20年的时间里，对微类星体GRS 1758-258的射电观测提供了最惊人的结果。结果GRS 1758-258的扩展喷流结构的显着形态变化，在这里报告，以前错过了。它的北部射电瓣经历了一次重大的形态变化，使热点在2001年无法检测到，并在随后的几年再次出现。报告的变化证实了来源的银河系性质。我们尝试性地解释他们在射流中的不稳定性的增长。周围也有茧的证据。这些结果可以为解释射流演化及其与环境相互作用的模型提供试验平台。
2015-05-28 astro-ph.HE
Non-thermal radiation associated with astrophysical shock waves
本论文的主要目标是研究能够将粒子加速到相对论速度的天体中产生高能非热辐射的物理过程。特别是，我们已经研究了宇宙源产生的伽马射线发射与不同的空间尺度，从年轻的恒星物体到星系团，通过微类星体和活动星系核。在前一种情况下，我们使用IRAS 16547-4247和Abell 3376源的射电数据模拟了伽马射线发射。在后者中，我们已经开发了一个特定的辐射模型的基础上的外部介质的不均匀性与紧凑的对象所产生的射流的相互作用。具体地说，我们已经考虑了微类星体中的大质量恒星风团，以及活动星系核中宽线区的云，它们与源的喷流相互作用。在所有情况下，开发的模型使我们能够用新一代高能运行的仪器进行预测，如费米卫星和AGILE，切伦科夫望远镜HESS，MAGIC和即将到来的CTA。
2010-11-01 astro-ph.HE
The Fate of Transonic Shocks around Black Holes and their Future Astrophysical Implications
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（李政道研究所，上海交通大学）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（物理与天文学院，上海交通大学）；Key Laboratory for Particle Physics, Astrophysics and Cosmology (MOE), Shanghai Key Laboratory for Particle Physics and Cosmology, Shanghai Jiao-Tong University（粒子物理、天体物理与宇宙学教育部重点实验室，上海粒子物理与宇宙学重点实验室，上海交通大学）
本研究通过高分辨率模拟揭示了黑洞周围跨音速激波的形成机制及磁化流对其的影响，发现激波在特定条件下维持，并与喷流和流出物的物理特性相关。
2025-12-02 astro-ph.HE
Sources of high-energy astrophysical neutrinos
本文综述中微子天文学结果，分析AGN喷流、GRB和TDE等相对论性外流作为高能中微子及UHECR来源的约束与未决问题。
2024-05-08 astro-ph.HE
The roles of jets: CF, CCSN, PN, CEE, GEE, ILOT
我回顾了喷气膨胀的气泡在确定不同天体物理对象的演变中的作用。我讨论了已知喷流会使气泡膨胀的天体物理系统（冷却流[CF]星系团;年轻星系;中等光度光学瞬变[CRUTs];双极行星状星云[PNE]），以及推测有喷流膨胀气泡的系统（核心坍缩超新星[CCSNe];共同包络演化[CEE];掠食包络演化[GEE]）。在许多情况下，射流通过负射流反馈机制（JFM）起作用。当JFM失败或根本不起作用时，我会讨论结果。根据这种观点，一些非常有趣和充满活力的事件的存在归功于JFM的失败，包括恒星黑洞，伽马射线暴和Ia型超新星。
2015-08-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
Three-Dimensional MHD Simulation of Caltech Plasma Jet Experiment: First Results
磁场被认为在天体物理喷流中起着至关重要的作用，观测表明螺旋磁场的存在。在这里，我们提出了三维（3D）理想MHD模拟加州理工学院等离子体射流实验使用磁塔的情况下作为基线模型。磁场由初始局部化的偶极状极向分量和连续注入到畴中的环形分量组成。这种磁通注入模拟了实验中由阳极-阴极电压降驱动的极向电流。注入的环向场将极向场拉伸到很大的距离，同时形成准直射流以及其他几个关键特征。三维MHD模拟和实验测量之间的详细比较提供了一个全面的描述之间的相互作用磁力，压力和流量的影响。特别是，我们描绘了喷流结构和将注入的磁能转换为其他形式的转变过程。与适当选择的参数，来自实验，在模拟中的射流同意定量与实验射流的磁/动能/惯性能量，总极向电流，电压，射流半径，和射流传播速度。具体而言，在模拟中的射流速度是成比例的极向电流除以射流密度的平方根，在协议与实验和分析理论。这一工作为实验、数值模拟和天体物理观测的关联提供了一种新的定量方法，并展示了利用地面实验室实验研究天体物理喷流的可能性。
2014-07-13 astro-ph.GA astro-ph.HE
Persistent mysteries of jet engines, formation, propagation, and particle acceleration: have they been addressed experimentally?
天体物理喷流的物理学可分为三个领域：（一）发动机和发射;（二）传播和准直;（三）耗散和粒子加速。由于天体物理学喷流包括一个巨大的范围内的规模和现象，实用性决定了大多数喷流的研究有意或无意地集中在这些制度之一，甚至在其中，一个机构的工作可能只是另一个的边界条件。我们首先讨论长期存在的持久的奥秘，涉及这些制度的每一个物理，独立的方法来研究它们。这一讨论更广泛地涉及等离子体天体物理学的前沿领域。虽然观察理论和模拟一直是贸易的主要工具，但实验室实验呢？射流相关的实验提供了控制研究的具体原则，物理过程和基准的数值和理论计算。我们将讨论迄今为止在这些方面所做的工作。虽然实验确实帮助我们理解了某些过程，原理概念的证明和基准代码，但它们还没有自己解决天体物理学喷流之谜。一个挑战是，到目前为止，用于喷气相关实验的实验工具通常不是最初为此目的设计的机器，或者是为了特定的天体物理学之谜而设计的。这为以不同的方式思考未来平台的发展提供了一个机会：从天体物理学之谜开始，建立一个实验来解决它。
2020-09-17 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
High energy emission from galactic jets
在这一章中，我们回顾了X射线双星的一些方面，特别是那些呈现稳定喷流的，即微类星体。由于它们与活动星系核（AGN）的接近和相似性，星系喷流源是检验宇宙范围内天体物理理论的独特实验室。由于最近的观测进展与新一代的伽马射线成像大气切伦科夫望远镜和鉴于即将到来的km 3大小的中微子探测器，我们特别关注可能的高能伽马辐射和中微子发射。在这方面，我们还评论了天体物理喷流存在于年轻的恒星物体，我们简要地讨论了与河外活动星系核和伽玛射线暴的异同。
2013-06-07 astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical Evidence of Wakefield Acceleration in Galactic and Extragalactic Jets via Gamma Rays and UHECRs
UC Irvine, Physics and Astronomy（加州大学尔湾分校）；UC Riverside, Physics and Astronomy（加州大学河滨分校）；Computational Astrophysics Laboratory, RIKEN（理化学研究所计算天体物理实验室）
通过伽马射线和UHECRs研究银河系和星系际喷流中的Wakefield加速机制，揭示其在不同质量天体中的普适性及高能粒子加速能力。
2020-09-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Exploring the Properties of Choked Gamma-Ray Bursts with IceCube's High Energy Neutrinos
长持续时间的伽马射线暴（GRB）通常被认为是某些核心坍缩超新星（CCSN）前身星的自然演化。然而，与天体物理喷流及其性质有关的CCSNe的比例仍然受到很大的限制。虽然CCSN中任何成功的天体物理喷流都应该产生高能中微子，但光子可能只能成功逃离恒星包层的一小部分，可能导致高光度，低光度和非电磁明亮（“窒息”）的GRB的存在。通过假设CCSN-GRB连接，我们精确地模拟了内激波GRB模型中的射流物理，并假设GRB参数的标度关系取决于洛伦兹助推因子$Γ$。冰立方高能量中微子通量，然后作为上限的中微子背景的电磁明亮和扼流伽玛暴约束喷流和祖属性。目前的冰立方数据集与所有CCSNe的天体物理喷流兼容，最多可达$1\%$。有趣的是，这些喷射主要是被阻塞的。我们的研究结果表明，中微子可以成为爆发物理学的强大探针，并可以提供CCSN-GRB连接的主要见解。
2018-03-03 astro-ph.HE hep-ph
Electron-scale shear instabilities: magnetic field generation and particle acceleration in astrophysical jets
在天体物理喷流中发现的强剪切流区域被证明是重要的耗散区域，在那里剪切流动能通过剪切不稳定性被转换为电场和磁场能量。这些自洽场的出现使剪切流成为辐射发射和粒子加速的重要场所。我们专注于电子尺度的不稳定性，即碰撞，非磁化开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KHI）和大规模的直流磁场产生机制的电子尺度。我们表明，这些过程是重要的候选人，以产生磁场在存在强的速度剪切，这可能自然地起源于活动星系核的高能物质爆发和伽玛射线爆发。我们表明，KHI是强大的剪切流之间的密度跳跃，从而在不同的密度对比度的各种情况下操作。多维粒子在细胞（PIC）模拟的KHI，与OSIRIS进行，揭示了一个强大的和大规模的直流磁场组件，这是没有捕获的标准线性流体理论的出现。该直流分量来自与穿过剪切层的一个流进入另一个流的电子的热膨胀相关联的动力学效应，而离子由于其惯性而保持不受干扰。电子膨胀形成直流电流片，其感生直流磁场。我们的研究结果表明，在KHI开发的电磁能量的大部分存储在直流分量，达到电子时间尺度上的$10^{-3}$的顺序均分的值，并持续时间比质子的时间尺度。粒子散射/加速在这些剪切流不稳定性的自生领域进行了分析。
2014-04-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Modeling particle transport in astrophysical outflows and simulations of associated emissions
在这项工作中，在尝试改进天体物理等离子体外流中粒子输运模型的制定和构建适当的算法之后，我们通过对银河系微类星体SS 433和Cyg X-1系统的数值模拟来测试我们方法的可靠性和有效性。然后，我们专注于预测相关的排放，专注于可检测的高能中微子和$γ$ -射线起源于河外星系M33 X-7系统，这是一个最近发现的X射线双星位于邻近的星系梅西耶33，尚未详细建模。粒子和辐射的能量分布，产生磁化天体物理喷流在我们的方法的上下文中，假设起源于衰变和散射过程中产生的二次粒子之间的热（相对论）质子的喷流散射热（冷）的（喷流内的p-p相互作用机制）。这些分布是通过求解非弹性质子-质子（p-p）碰撞后多粒子过程（反应链）的耦合积分-微分输运方程组来计算的。为了探测这种高能中微子以及多波长（无线电，X射线和伽马射线）发射，非常灵敏的探测仪器正在运行或已经设计，如CTA，IceCube，ANTARES，KM 3 NeT，IceCube-Gen-2和其他太空望远镜。
2021-01-11 astro-ph.HE hep-th
Why Jet Power and Star Formation Are Uncorrelated in Active Galaxies
该研究通过一个两阶段模型解释活动星系喷流功率与恒星形成速率观测上不相关的原因，并预测射电活动星系核在相关平面上的环境与红移分布。
2025-07-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Observational evidence for a correlation between the magnetic field of jets and star formation rate in host galaxies
本研究基于96个超大质量黑洞宿主星系样本，发现喷流磁场与恒星形成率存在明显相关性，表明AGN宿主星系的恒星形成可能由喷流驱动。
2025-03-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
Is jet re-orientation the elusive trigger for star formation suppression in radio galaxies?
射电类星体时间演化中的喷流重定向解释了X形射电星系的形成及其对孤立环境的偏好。但由于X形射电星系通常不存在于稠密的环境中（例如星系团/星系团），因此星系团和星系团中射电星系的喷流重定向现象被忽略了。我们仔细研究了相对于FRII喷流的FRI喷流的重新定向，发现它可能构成了射电星系中恒星形成抑制的尚未确定的触发因素。我们展示了如何最近探索的无线电“红色间歇泉”星系可以在这种情况下解释，并最终揭示了为什么FRII射电星系的恒星形成增强/抑制分裂的一边相比，FRI射电星系更深入的理解。
2022-10-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
Mass loading and knot formation in AGN jets by stellar winds
来自活跃星系的喷流以数百千秒差距的尺度从中央黑洞传播到射电瓣。喷流可能会遇到具有强烈恒星风的巨星，并产生可观察到的信号。对于强风和弱急流，相互作用可能会截断急流在其过境期间通过质量负载。对于较弱的射流，相互作用可以在射流中产生结。我们提出了最近的3DMHD数值模拟模拟这种喷风相互作用及其观测后果的演变。我们探讨了（i）射电喷流和星风的相对机械光度（ii）喷流轴与恒星轨道路径之间的碰撞参量（iii）喷流和星风的相对磁场强度。
2013-01-29 astro-ph.GA astro-ph.HE
Jet-induced star formation by a microquasar
理论和观测工作表明，来自活动星系核的喷流可以触发恒星的形成。然而，在银河系中，第一个-也是迄今为止唯一一个-在微类星体GRS 1915+105的周围发现了相对论喷流诱导恒星形成的清晰案例。在这里，我们总结了两个紧凑的恒星形成IRAS源的多波长观测轴对称定位和对准的位置角的亚弧秒相对论性喷流从恒星黑洞二进制GRS 1915+105（Mirabel和Rodriguez 1994）。在厘米（Rodriguez & Mirabel 1998）、毫米和红外（Chaty et al. 2001）波段对这两个恒星形成区的观测表明--尽管十年前的距离还存在很大的不确定性--来自GRS 1915+105的喷流正沿着射电喷流轴触发弓形激波结构射电瓣中大质量恒星的形成。最近，Reid et al.（2014）发现喷流源和IRAS源处于相同的距离，增强了GRS 1915+105喷流和IRAS源中恒星形成之间物理联系的证据。我们的结论是，作为来自活动星系核的喷流，来自微类星体的喷流可以触发大质量恒星的形成，但距离只有几十秒差距。虽然微类星体喷流引发的恒星形成在银河系中可能没有统计学意义，但来自恒星黑洞的喷流在宇宙再电离时期可能对触发恒星形成很重要（Mirabel et al. 2011）。由于GRS 1915+105和相关的恒星形成区相对较近，它们可以作为附近的实验室，以深入了解宇宙中其他地方的喷流触发恒星…
2014-11-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Plasma Image Classification Using Cosine Similarity Constrained CNN
等离子体射流在实验室和自然界都得到了广泛的研究。天体物理学的对象，如黑洞，活动星系核，和年轻的恒星物体通常发射等离子体射流在各种形式。随着类似天体物理学等离子体喷流的等离子体喷流实验数据的可用性，对这些数据进行分类不仅可能有助于研究实验的基本物理学，而且可能有助于研究天体物理学喷流。在这项工作中，我们使用深度学习来处理加州理工学院Spheromak实验中跨越二十年的所有实验室等离子体图像。我们发现余弦相似性可以帮助特征选择，通过比较特征向量方向对图像进行分类，并用作AlexNet等离子体图像分类训练的损失函数。我们还开发了一个简单的向量方向比较算法的二进制和多类分类。使用我们的算法，我们证明了93%准确的二进制分类，以区分不稳定的列稳定的列和92%准确的五路分类的一个小的，标记的数据集，其中包括三个类别对应于不同程度的扭结不稳定。
2022-05-16 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
The jet feedback mechanism (JFM): from supernovae to clusters of galaxies
我们使用二维和三维流体动力学数值模拟研究了几个完全不同的天体物理系统中喷流-介质相互作用的相似性，发现了许多相似之处。这些系统包括冷却流（CF）星系团，核心坍缩超新星（CCSNe），行星状星云（PNe）和共同包络（CE）演化。相似之处包括由双极结构中的射流膨胀的热气泡、射流侧面的涡流、膨胀气泡内部的涡流、气泡破碎成两个或更多个气泡以及气泡的浮力。在许多情况下，这种活动受到负反馈机制的调节。也就是说，更高的吸积速率导致更强的喷流活动，反过来抑制吸积过程。在喷流功率降低后，吸积恢复，循环重新开始。在星系和星系团中CF的情况下，我们还研究了吸积过程，这很可能是通过冷团块，即，冷反馈机制在CF团簇中，我们发现团簇内介质（ICM）的加热是通过热冲击射流气体与ICM的混合来完成的，而不是通过冲击。我们的研究结果加强了喷流反馈机制（JFM）作为一个共同的过程，在许多天体物理对象。
2012-09-02 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
