黑洞吸积流中低频准周期振荡的激发

我们展示了黑洞吸积流的全三维磁流体动力学模拟结果。我们重点关注数值结果对外部区域供给的气体温度 $T_{\rm out}$ 的依赖性。广义相对论效应通过伪牛顿势加以考虑。我们忽略了吸积气体的辐射冷却。初始状态为一个环面，其密度最大值位于距引力中心 $35r_s$ 或 $50r_s$ 处，其中 $r_s$ 为史瓦西半径。该环面初始贯穿着弱的方位角磁场。我们发现质量吸积率和质量外流率强烈依赖于初始环面的温度。由磁旋转不稳定性 (MRI) 产生的平均麦克斯韦应力与气体压力之比在热环面中为 $\alpha \sim 0.05$，而在冷环面中为 $\alpha \sim 0.01$。在冷模型中，一个恒定角动量的内环面形成于 $4-8r_s$ 附近。该内环面准周期地从圆形变形为新月形。在此变形过程中，质量吸积率、磁能和麦克斯韦应力增加。随着磁能的释放，内环面恢复圆形并开始下一个循环。当我们假设一个 10 倍太阳质量的黑洞时，冷模型中质量吸积率时间变化的功率谱密度 (PSD) 在 10Hz 附近有一个低频峰值。热模型的 PSD 在 1-30Hz 范围内是平坦的。在 30-100Hz 范围内，冷模型的 PSD 斜率比热模型更陡。低温模型中的质量外流率也显示出准周期振荡。两种模型中均产生了间歇性外流。外流速度为 $0.01c - 0.05c$。