磁流体动力学吸积对黑洞自旋演化的约束

本文对静止且轴对称的理想磁流体动力学 (MHD) 黑洞吸积进行了解析研究。从低速等离子体源喷射出的吸积等离子体在穿过事件视界之前必须是超快磁声速的。我们通过引入磁力线的弯曲角 $\beta$（即磁场环向分量与极向分量之比），推导并应用了无需对磁声速点正则条件进行详细分析的跨快磁声速解。为了吸积到黑洞上，跨磁声速解对 $\beta$ 有一些限制，这些限制与 MHD 流的场准直参数有关。其中一个限制给出了事件视界处磁力线倾角的边界条件。我们发现该倾角与传输到黑洞的能量和角动量有关。随后，我们讨论了在长期演化时间尺度上，冷 MHD 流入导致的旋转黑洞的自旋加速/减速过程。自旋演化存在两种渐近状态：一种是黑洞的角速度趋近于磁力线的角速度；另一种是正角动量流入产生的自旋加速效应与能量流入（作为质量 - 能量流入）产生的自旋减速效应相互抵消。我们还表明，MHD 流入阻止了黑洞演化为最大旋转状态。