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磁捕获活动星系核中的黑洞-吸积盘相互作用:使用含时双星度规的广义相对论磁流体动力学模拟

高能天体物理现象 2024-04-04 v1

摘要

与超大质量黑洞吸积盘相互作用的扰动天体常被用来解释活动星系核(AGN)中观测到的准周期行为。我们使用质量比为 0.10.1 的双黑洞时空,对在倾斜轨道上运动并与磁捕获的厚 AGN 盘碰撞的黑洞进行了全局三维广义相对论磁流体动力学(GRMHD)模拟。我们通过在 GRMHD 代码 Athena++ 中实现一个近似的含时双黑洞度规来完成此工作。次黑洞在准周期爆发中将无束缚质量外流率提高到盘所提供外流率的 2-4 倍,最终在更大距离上合并为更连续的外流。我们提出了一个简单的解析模型,该模型在定性上与这一结果吻合良好,并可用于外推至未探索的参数空间区域。我们首次自洽地证明,主黑洞自旋与双星轨道角动量之间的自旋-轨道耦合导致吸积盘和喷流方向在长时间尺度上(例如,约 20 倍双星轨道周期)发生显著进动(60^\circ-80^\circ)。由于这种效应可能是厚 AGN 盘持续进动的唯一途径,如果在此类系统中观察到该现象,它可以为次黑洞伴星的存在提供强有力的证据。除了这一新现象外,盘的时间平均性质和落入主黑洞的吸积率仅因次黑洞的存在而发生微小改变,这与我们对受扰动厚盘的估计一致。这种情况在冷却薄盘中可能会发生剧烈变化。

关键词

引用

@article{arxiv.2404.02193,
  title  = {Black Hole-Disk Interactions in Magnetically Arrested Active Galactic Nuclei: General Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations Using A Time-Dependent, Binary Metric},
  author = {Sean M. Ressler and Luciano Combi and Xinyu Li and Bart Ripperda and Huan Yang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2404.02193},
  year   = {2024}
}

备注

Accepted by ApJ. Animations are available at https://www.youtube.com/playlist?list=PL3pLmTeUPcqSBQM0OvfkR47opm8ucjA0_