快速旋转黑洞的高能伽马辐射
高能天体物理现象
2016-02-17 v1
摘要
超大质量黑洞被认为是活动星系核的中心动力源。将脉冲星外磁层粒子加速器理论应用于黑洞磁层，我们证明在旋转黑洞事件视界附近的磁力线上会产生电场。在该粒子加速器（或称间隙）中，电子和正电子由光子-光子碰撞产生，并被该电场沿相反方向加速，通过曲率辐射和反康普顿过程高效发射伽马射线。研究表明，若无跨间隙边界的电流注入，间隙会在由拖曳参考系效应形成的零电荷面附近产生。该间隙耗散黑洞部分转动能量，由此产生的伽马射线光度随周围等离子体吸积减少而增加。考虑一个极端旋转的超大质量黑洞，我们表明，若吸积率变得远小于爱丁顿率（尤其在其耀发阶段），这样的间隙可重现从射电星系IC 310观测到的显著甚高能（VHE）伽马射线流量。研究发现，在IC 310的磁层中曲率过程主导反康普顿过程，且观测到的VHE伽马射线中的类幂律谱在一定程度上可由具有变化曲率半径的曲率辐射叠加解释。预测VHE谱随VHE光子通量增加向更高能延伸。
引用
@article{arxiv.1512.05026,
title = {Energetic Gamma Radiation from Rapidly Rotating Black Holes},
author = {Kouichi Hirotani and Hung-Yi Pu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1512.05026},
year = {2016}
}
备注
21 pages, 20 figures. Accepted for publication in ApJ, December 14, 2015