黑洞吸积流GRMHD模拟中漂移-动力学粒子的混合算法
高能天体物理现象
2025-07-17 v1 计算物理
等离子体物理
摘要
在相对论时空中，如黑洞吸积流的天体物理等离子体往往属于弱碰撞性，需采用动力学模型以捕捉非局域输运和粒子加速。然而，微观过程与宏观过程之间的极端尺度分离限制了完全动力学模拟的可行性。最近推导了用于曲时空中的协变量形式(coordinate guiding center formalism)以解决此挑战。我们present了一种新的混合数值算法，基于该形式推导，演化GRMHD背景下带电粒子轨迹的宏观时间尺度。为解决运动方程的数值不稳定性，我们发展了一种半隐式积分器，确保在强场环境下的稳定演化。我们将该方法应用于黑洞吸积流的GRMHD模拟，展示了其在各种物理条件下的准确性和效率。
引用
@article{arxiv.2507.11616,
title = {A Hybrid Algorithm for Drift-Kinetic Particle Dynamics within General Relativistic Magnetohydrodynamics Simulations of Black Holes Accretion Flows},
author = {Tyler Trent and Dimitrios Psaltis and Feryal Özel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.11616},
year = {2025}
}