黑洞冕区中重联等离子体的康普顿化 I：磁主导正负电子对等离子体
高能天体物理现象
2021-09-16 v2 计算物理
等离子体物理
摘要
我们对受强康普顿冷却作用的磁主导电子-正电子等离子体中的重联进行了二维粒子胞模拟。我们改变磁化参数 σ≫1（定义为磁张力与等离子体惯量之比）以及冷却损失的强度。此类条件下的磁重联可运行于吸积黑洞周围的磁主导冕区中，后者通过对种子软光子的康普顿化产生硬 X 射线。我们发现粒子能谱由一个位于温和相对论能量处的峰主导，该峰源于冷却等离子体的整体运动。此峰呈准麦克斯韦形状，有效温度约 100 keV，且仅弱依赖于流动磁化与辐射冷却强度。重联等离子体的平均整体能量大致独立于 σ，而方差在更高磁化下更大。能谱还显示高能尾，对于 σ=10 其接收约 25% 的耗散重联功率，σ=40 时约 40%。我们以蒙特卡洛模拟种子软光子穿过重联层的传输来补充粒子胞研究，并得到逃逸 X 射线能谱。模拟表明康普顿化由康普顿冷却等离子体链中的整体运动主导，且对于 σ∼10 产生与吸积黑洞典型硬态一致的能谱。
引用
@article{arxiv.2107.00263,
title = {Comptonization by Reconnection Plasmoids in Black Hole Coronae I: Magnetically Dominated Pair Plasma},
author = {Navin Sridhar and Lorenzo Sironi and Andrei M. Beloborodov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.00263},
year = {2021}
}
备注
Accepted for publication in MNRAS. 17 pages, 11 figures, 4 appendices, 1 table