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相对论性弱碰撞等离子体的扩展磁流体力学模型

高能天体物理现象 2015-09-23 v1 广义相对论与量子宇宙学 等离子体物理

摘要

远低于爱丁顿极限吸积的黑洞被认为通过几何厚、光学薄、旋转支撑的等离子体吸积,我们称之为辐射低效吸积流(RIAF)。RIAF 通常是无碰撞的,即库仑平均自由程相比 GM/c2GM/c^2 较大,且在事件视界附近相对论性热。本文中,我们为 RIAF 中的等离子体发展了一个现象学模型,动机源于如 Sgr A* 和 M87 等源的应用。该模型使用 Israel-Stewart 理论推导,考虑离热平衡至二阶的偏差,但为磁化等离子体修正。这导致沿磁场线的热传导以及平行和垂直于场线的压力差(等价于各向异性粘度)。在非相对论极限下,我们的模型约化为广泛使用的磁化弱碰撞等离子体的 Braginskii 理论。我们将模型与现有耗散相对论流体文献比较,描述等离子体线性理论,并阐明模型中自由参数的物理意义。我们还描述了当传导饱和以及当粘度意味着大压力各向异性时模型的极限。在未来工作中,本文发展的形式体系将用于 RIAF 的数值模型,以评估非理想过程对于缓慢吸积黑洞动力学和辐射性质的重要性。

关键词

引用

@article{arxiv.1508.00878,
  title  = {An Extended Magnetohydrodynamics Model for Relativistic Weakly Collisional Plasmas},
  author = {Mani Chandra and Charles F. Gammie and Francois Foucart and Eliot Quataert},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1508.00878},
  year   = {2015}
}

备注

Accepted for publication in ApJ