广义相对论中的黑洞-吸积盘碰撞：轴对称数值模拟

受最近发现 X 射线准周期喷发（X-ray quasi-periodic eruptions）的启发，我们重新审视了黑洞与吸积盘的碰撞。假设它们在超大质量黑洞的正交轨道上运行，我们进行了广义相对论数值模拟，变动碰撞相对速度 $V_0$ 从 $0.032c$ 到 $0.2c$（其中 $c$ 为光速），并考虑多种吸积盘厚度和真实的局部密度轮廓。我们的发现表明，吸积盘质量外射物 $m_{\rm ej}$ 略低于预期值。同时，与该外射物相关的典型能量 $E_{\rm ej}$ 约为 $\sim m_{\rm ej}V_0^2$。因此，碰撞盘flare 的预测峰值亮度约等于黑洞的 Eddington 亮度，而碰撞的峰值时间和持续时间（$\propto m_{\rm ej}^{1/2}$）比此前认为的要短。我们还展示了，由于黑洞碰撞的进入和离开阶段对外射物性质的影响显著不同。我们发现，当 $V_0/c \lesssim 0.1$ 时，碰撞后黑洞从吸积盘接收的高质量吸积率持续约 $10^6$ 个 Schwarzschild 时间尺度，这种长期吸积成为黑洞-吸积盘碰撞事件的主要辐射过程。讨论了这些结果的意义。