超爱丁顿磁滞吸积的效率

本文探讨了超爱丁顿吸积黑洞（BHs）在磁滞盘中的辐射效率，其中磁通量在 BH 附近累积至饱和。我们对吸积率约为爱丁顿吸积率 50 倍的自旋黑洞（自旋 $a/M=0.8$）进行了三维广义相对论辐射磁流体力学（GRRMHD）模拟，结果显示，按时间平均的总效率约为 $50\%$，而瞬态总效率 $\gtrsim 100\%$。旋转黑洞附近磁通量的磁压缩导致形成薄盘，其辐射通过磁化风的平流以及通过 Blandford-Znajek (BZ) 射流产生的低密度通道传输而逃逸。由于光学厚辐射对场线的惯性加载，BZ 效率次优，导致视界处 BZ 效率约为 $40\%$，而在 $r\sim 400r_g$（引力半径）处由于风的吸收导致 BZ 效率约为 $5\%$。重要的是，辐射在 $r\sim 400r_g$ 处以 $\eta\approx 15\%$ 的效率逃逸（光度 $L\sim 50L_{\rm Edd}$），这与 Novikov-Thorne 薄盘的 $\eta\approx 12\%$ 相当，且远超以往 GRRMHD 模拟或薄盘理论中所见的 $\eta\lesssim 1\%$。我们的模拟展示了黑洞自旋、磁场和射流质量加载如何影响超爱丁顿吸积的辐射效率与射流效率。