黑洞吸积中的平衡湍流与螺旋度屏障
高能天体物理现象
2023-12-27 v1
摘要
事件视界望远镜（EHT）的地平线尺度观测使得对超大质量黑洞吸积的精确研究成为可能。当代吸积模型通常将流入等离子体视为单一热流体，但微观动力学效应可能导致与这一理想化图景的显著偏差。我们通过采用基于动力学物理以及非平衡湍流中能量和螺旋度级联的简单电子加热模型，研究了螺旋度屏障如何影响EHT可观测的电磁量。尽管螺旋度屏障在高等离子体β区域（如SANE盘）中仅起次要作用，但在磁场更有序的区域（如SANE流中的喷流及其周围风，以及MAD流中的整个区域）中可能产生显著影响。在SANE流中，辐射从漏斗壁转移到磁化较低的盘区域；在MAD流中，辐射形态基本保持不变。包含螺旋度屏障会导致特征性的电子温度降低，忽略它可能导致低估吸积率和推断的喷流功率。相应的更高等离子体密度导致去极化增加和法拉第深度增大，从而降低β_2系数的幅度，但保持其角度不变。喷流功率增加和|β_2|降低可能有助于缓解建模与EHT观测之间的突出矛盾。我们还发现，忽略螺旋度屏障时，估计的环直径可能被低估。我们的结果强调了螺旋度屏障在塑造黑洞可观测量和推断吸积系统参数方面的重要性。
引用
@article{arxiv.2312.16172,
title = {Balanced Turbulence and the Helicity Barrier in Black Hole Accretion},
author = {George N. Wong and Lev Arzamasskiy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.16172},
year = {2023}
}
备注
19 pages, 10 figures, accepted for publication in ApJ