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致密星际系统中承托中间质量黑洞的compact星体:基于磁流体动力学的吞积-喷流动力学研究

高能天体物理现象 2025-10-29 v2

摘要

中间质量黑洞(IMBHs)在黑洞人口学中占据一席之地,迄今仅有tentative观测证据。密集星际簇如银河中心附近的IRS 13E是具有潜在IMBH承扎体的有力候选人,其中吞积大概率来自邻近Wolf-Rayet(WR)星的风。然而,此类风驱动系统的动力学鲜有探索。我们研究了高速星际风、磁场以及金属度相关的辐射冷却如何影响气体动力学和黑洞吞积。采用三维(磁)流体动力学模拟,模型中将每个WR星作为质量、动量、能量和磁通的来源,并包含依赖化学成分的冷却函数。我们比较了各向同性与盘状星际分布,以探讨簇的几何形状的影响。在所有模型中,我们发现IMBH的吞积率相对于总星际质量损失率被抑制了最高可达五个数量级。由风-风碰撞驱动的湍流、冲击加热喷流占主导,驱散大部分注入的气体。尽管高金属度运行中增强的冷却促进了致密团块的形成,但这些结构通常无法到达黑洞。系统的整体X射线亮度由碰撞WR风主导,掩盖了IMBH辐射特征的签名。吞积以短暂、准周期性事件触发,这些事件由接近星际碰撞引发,但即便如此,这些闪光暴露在明亮风背景之下仍难以被探测。我们的结果自然解释了在紧凑WR星系中IMBH低可探测性,为未来的X射线和红外观测策略提供了理论预测。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.21640,
  title  = {Compact stellar systems hosting an intermediate mass black hole: magnetohydrodynamic study of inflow-outflow dynamics},
  author = {Matúš Labaj and Sean M. Ressler and Michal Zajaček and Tomáš Plšek and Bart Ripperda and Florian Peißker},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.21640},
  year   = {2025}
}

备注

21 pages, 12 figures, 2 tables