Kerr黑洞周围磁场的演化

研究被固定在完美导电等离子体流体中的磁场在Kerr黑洞周围的演化。我们关注位于赤道平面上，黑洞视界与边际稳定圆轨道之间之间的侵入区域。采用 kinematic 近似，忽略磁场的动力学效应，我们在假设流体的测地运动为稳态和轴对称、磁场仅有径向和方位组成分且仅随时间和径向坐标变化的条件下，精确求解Maxwell方程。我们表明，侵入区域磁场的稳态状态由边际稳定圆轨道处的边界条件唯一确定。如果边际稳定圆轨道处的磁场处于稳态，若最初并非如此，磁场在由动力学时间尺度确定的时间尺度内迅速趋于稳态。边际稳定圆轨道处径向磁场分量在决定侵入区域磁场结构和演化中比扭转分量更为重要。即使在边际稳定圆轨道处扭转分量为零，在侵入区域也会通过流体的剪切运动迅速从径向分量生成扭转分量。最后，我们表明，若边际稳定圆轨道处的磁场动力学效应可以忽略，那么在侵入区域的磁场动力学效应也同样可以忽略。这支持了薄盘的“无扭矩内边界条件”，与近期文献中的主张相矛盾。