黑洞吸积模拟中非热电子的演化

当前围绕黑洞的热吸积流模拟假设为单温度气体，或者充其量为由热离子和热电子组成的两温度气体。然而，磁重联和激波等过程可以将电子加速为非热分布，在众多系统所特有的极低密度下，这种分布不会迅速热化。此类非热电子被用来解释银河系中心黑洞人马座A*（Sgr A*）的红外和X射线能谱以及强变异性。我们提出了一种在GRMHD代码KORAL中自洽演化非热电子群体的方法。电子分布跨洛伦兹因子空间进行追踪，并与热电子、热离子和辐射并行地在时空上演化。在本研究中，为简洁起见，向非热分布的能量注入取为局部电子黏滞加热速率的固定比例。给出了一个质量吸积率较低、类似于Sgr A*的模型数值结果。我们发现非热电子群体的存在对系统整体动力学影响可忽略。由于我们简单的均匀粒子注入方案，非热模拟中的辐射功率在较大半径处增强。非热电子的能分布显示出同步辐射冷却断裂，其断裂洛伦兹因子随位置和时间的不同而变化，反映了局部黏滞加热速率、磁场强度和流体速度之间复杂的相互作用。