坡印廷通量主导喷流中的快速磁重联结构

与黑洞相关的普遍相对论性喷流现象在高能和甚高能(VHE)天体物理中起着主要作用。特别是，观测表明耀变体显示出VHE发射，其时间变异性从天（GeV波段）到分钟（TeV波段）尺度，意味着非常紧凑的发射区域。能够解释负责此发射的粒子加速过程的真实机制仍有争议，但磁重联近来被讨论为一个强有力的潜在候选者，并且在某些情况下是唯一的 possible 候选者。在这项工作中，我们展示了由沿相对论性喷流电流驱动扭曲不稳定性诱导的湍流所驱动的磁重联事件发展的三维特殊相对论磁流体动力学模拟结果。我们对系统中所有重联区域进行了系统识别，刻画了它们的局部磁场拓扑并量化了重联率。我们得到平均重联率为$0.051\pm0.026$（以阿尔文速度为单位），与湍流诱导快速重联理论的预测相当。详细统计分析还表明，快速磁重联事件遵循对数正态分布，这是其湍流起源的特征。为探究我们方法的稳健性，我们将结果应用于耀变体Mrk 421。由磁重联事件积分功率构建合成光变曲线，我们通过功率谱密度分析评估时间变异性，得到与GeV波段观测的良好吻合。这表明由扭曲不稳定性驱动的湍流快速磁重联可能是耀变体观测到的高能发射变异性现象背后的可能过程。