基于一维GRPIC模拟的Kerr黑洞磁层间隙综合分析
高能天体物理现象
2020-10-21 v2
摘要
火花间隙可能是活动黑洞(BH)磁层中等离子体的来源。在本文中，我们给出了一维广义相对论粒子网格(1D GRPIC)模拟的结果，模拟对象为贫瘠黑洞磁层，并对逆康普顿散射与对产生进行了真实处理，涵盖广泛的条件范围、比以往研究更长的运行时间以及不同设置。我们发现，在初始放电之后，系统经历长时间的渐进演化，直至恢复真空态或达到准周期振荡态，具体取决于环境辐射场的谱形与光度。当全局磁层电流方向由渐近Goldreich-Julian电荷密度与径向速度的乘积所定义时，振荡发生在零电荷面附近；当方向相反（回流）时，振荡发生在模拟盒边界附近。其振幅以及间隙发射的TeV光子 resultant光度对这些条件极为敏感；在所研究的情形中，TeV光度与Blandford-Znajek功率之比介于至之间，表明中等程度的吸积盘辐射变化即可产生强耀发。我们还考察了求解对初始每格点粒子数(PPC)的依赖性，发现所考察情形在PPC约为50时收敛。在较低PPC值下，对产生多重数被人为抬高，显著影响了求解。
引用
@article{arxiv.2007.02838,
title = {Comprehensive analysis of magnetospheric gaps around Kerr black holes using 1D GRPIC simulations},
author = {Shota Kisaka and Amir Levinson and Kenji Toma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.02838},
year = {2020}
}
备注
12 pages, 9 figures, 1 table. Accepted for publication in Astrophysical Journal