锚定在 Kerr 黑洞视界上的双流。I. 带负载项的经向自相似 MHD 模型
高能天体物理现象
2022-08-03 v1
摘要
近期对超大质量黑洞的观测为我们带来了关于其磁层的新信息。本研究尝试通过三项创新对黑洞与其喷流和吸积盘的耦合进行理论建模。首先,我们提出一种半解析 MHD 描述,刻画提取黑洞转动能所特有的稳态相对论性流入-流出结构。质量负载在薄层中、即停滞面处,由来自周围吸积盘伽马射线发射的双光子对产生所保证。该双流在近极轴处由轴对称经向自相似 MHD 模型描述。其次,流入与流出解穿越 MHD 临界点并在停滞面处匹配。视界上 MHD 场的已知信息给出了从黑洞提取的角动量与能量。最后,我们通过改变 MHD 场与旋转黑洞之间能量相互作用的三种具体双流解示例来说明该模型。当等转频率是黑洞频率的一半时,提取的 Poynting 通量可与无力假设下所得者相比。在所给的两种解中,Penrose 过程在大余纬度处占主导,而第三种在中余纬度处为 Poynting 通量主导。由吸积盘光度和内半径估算的质量注入率给出的上限略高于两种解所得值。该模型适用于描述极轴附近对产生更高效的流动。
引用
@article{arxiv.2207.06094,
title = {Double flows anchored in a Kerr black hole horizon. I. Meridionally self-similar MHD models with loading terms},
author = {L. Chantry and V. Cayatte and C. Sauty and N. Vlahakis and K. Tsinganos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.06094},
year = {2022}
}
备注
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