超爱丁顿吸积盘的全局三维辐射磁流体动力学模拟

我们利用全局三维辐射磁流体动力学模拟研究了黑洞上的超爱丁顿吸积流。我们求解了特定强度的含时辐射转移方程，以精确计算发射辐射的角分布。由磁旋转不稳定性产生的湍流提供了自洽的角动量转移。模拟达到了流入平衡状态，吸积率约为 ~220L_edd/c^2，并沿旋转轴形成了辐射驱动的外流。外流携带的机械能通量约为辐射能通量的 ~20%。外流中损失的总质量通量约为净吸积率的 29%。该流的辐射光度约为 ~10L_edd。这产生了约 ~4.5% 的辐射效率，与标准薄盘模型中的值相当。在我们的模拟中，由磁浮力引起的辐射垂直对流传输能量的速度快于光子扩散，使得相当一部分光子在被对流带入黑洞之前从盘面逃逸。我们将我们的结果与大多数模型（如忽略垂直对流的细盘模型）中推断出的较低辐射效率进行了对比。我们推断的辐射效率也超过了先前全局数值模拟发表的结果，那些模拟未赋予垂直对流显著作用。我们简要讨论了这些结果对早期宇宙中超质量黑洞增长的启示，并描述了这些结果如何为解释超亮 X 射线源的光谱和种群统计提供了基础。