磁主导天体物理喷流与星风的解析解：喷流 launching、加速与准直

我们给出高度磁化喷流/星风流的解析解。一般无力喷流/星风方程（即“脉冲星”方程）左侧被分离为旋转项与非旋转项。仅含其中一项的两个方程均可解析求解，且两解彼此吻合极好。因此，我们获得了磁主导喷流/星风的一个通用近似解，其涵盖从非相对论到相对论 regime，且漂移速度与冷等离子体速度吻合良好。喷流的加速包含三个阶段。（1）喷流流位于 Alfv\'{e}n 临界面（即光柱）之内，具有非相对论速度，且以环向运动为主。（2）喷流位于 Alfv\'{e}n 临界面之外，此处流动以极向运动为主并变为相对论性。这两阶段的总速度遵循同一规律 $v\Gamma=\Omega R$。（3）演化规律被替换为 $v\Gamma\approx1/\left(\theta\sqrt{2-\nu}\right)$，其中 $\theta$ 为喷流的半张角，$0\leq\nu\leq2$ 是由磁场位形决定的自由参数。这是因为早期的高效加速最终打破了喷流不同部分之间的因果联系，阻止了全局解的存在。喷流必须携带局域电荷与电流以维持电磁平衡。该近似解与已知理论结果及数值模拟一致，且更便于直接与观测比较。该理论可用于约束天体物理喷流中黑洞的自旋。