旋转黑洞情况下的通用相对论磁子流体动力学模拟：坍塌星模型

我们进行了包含旋转黑洞的 2.5 维通用相对论磁子流体 (MHD) 模拟的坍塌星。该论文是我们之前工作 (Mizuno 等 2004) 的延续。当前计算聚焦于黑洞旋转效应，使用简化的微物理学进行一般相对论 MHD。我们假设核心坍塌在此星体中失败。通过人工插入少量质量的旋转黑洞。我们考虑两种情况：共旋转情况和反旋转情况（相对于黑洞旋转）。虽然反旋转情况可能不真实，但我们仍按最大扭曲磁场的情况进行计算。模拟结果显示盘状结构的形成和围绕中心黑洞的喷流产生。喷流向外传播，扭曲的磁场使其趋于准直。我们发现喷流主要由磁场产生和加速。旋转黑洞情况下的总喷流速度与非旋转黑洞情况 (Mizuno 等 2004) 相当，即 0.3c。当黑洞旋转更快时，由于框 dragging 效应，磁场被更强烈扭曲。通过扭曲磁场储存的磁能直接转换为喷流的动能，而非以阿尔芬波的形式传播。因此，随着黑洞旋转速度的增快，喷流的纵向速度也随之增快。在快速旋转黑洞情况下，即使没有星体旋转，仅通过磁场的扭曲即可产生喷流。