吸积盘-黑洞系统的无力学磁动力学：II. Kerr 几何

我们考虑了旋转 Kerr 黑洞被围绕的薄 Kepler 盘无限导电吸积盘所包围的稳定轴对称无力学磁动力学。我们关注由磁盘与黑洞事件视界之间直接磁耦合所特征化的闭合场几何。我们首先论证，黑洞的旋转必然限制了无力学链条在磁盘表面的径向范围：黑洞旋转越快，磁力学上与之相连的磁盘内部分域就必须越小。随后我们通过数值求解 Grad-Shafranov 方程——描述磁动力学结构的主要微分方程——来证明这一点。我们方法的一个重要要素是利用内光柱处的正则性条件来确定以多极磁通量为函数的纵向电流。通过计算，我们能够描绘出黑洞与磁力学上相连的磁盘部分的最大可允许尺寸，这种尺寸随黑洞自旋而变化。我们还计算了通过直接磁链传递的能量和角动量之间的传递。我们发现，这两种量都随着黑洞自旋的增加而迅速增长，并且其沉积趋于高度集中于磁盘内缘附近。