黑洞天气——跨介尺度的混沌冷吸积：变率与运动学

在真实晕中，超大质量黑洞（SMBH）的吸积是随时间变化的，受湍流、冷却和多相凝聚的支配。在混沌冷吸积（CCA）中，云团和纤维丝从热气体中凝聚出来，并随机地供给SMBH。我们研究了湍流如何调节CCA的变率、径向输运和运动学，重点关注连接晕雨与内部内流的介尺度。我们使用GPU加速代码分析了三维流体动力学模拟，包括分层星系群中的冷却和驱动亚声速湍流，解析了从kpc到亚pc的尺度，并探测了两种湍流天气状态。在两种状态下，SMBH吸积都通过CCA进行，保持超Bondi状态，变化幅度高达约2个数量级。模拟主要在介尺度上出现分歧：强搅拌维持了碎片化的供给，并在0.1-1 kpc处有明显的内流增强，而较弱的湍流则产生更平滑的中心级联。然而，最内层的供给速率仍然相似，这意味着SMBH吸积并不直接受宏观尺度天气的供给限制。吸积率分布峰值出现在低爱丁顿比率处，表明处于维持模式状态。吸积率功率谱遵循分段幂律，在长/中间时间尺度上呈现粉红噪声，在高频处呈现更陡的红噪声尾，这与秒差距尺度的碰撞阻尼一致。CCA模式通过两种互补的诊断方法被捕捉：$\mathcal{C}$比率（$\equiv t_{\rm cool}/t_{\rm eddy}$）$\approx 1$将软X射线气体识别为凝聚的门户，而k-图（谱线展宽 vs. 位移）显示天气差异在介尺度上最强，其中风暴状态比降雨状态产生更宽、重叠的多相运动学。介尺度连接了晕雨和微尺度的CCA供给，调节了SMBH增长的空间输运、运动学印记和时间相干性。