具有内部激波的天体物理喷流的广义相对论研究

我们探索在黑洞周围喷流中形成稳态内激波的可能性。我们考虑由相对论状态方程描述的流体，在Schwarzschild度规中绕对称轴（$\theta=0$）流动。我们使用两种喷流几何模型：（i）锥形几何和（ii）具有非锥形横截面的几何。锥形几何喷流是平滑流动。而具有非锥形横截面的喷流经历多个声速点甚至驻激波。喷流激波随着激波位置离中心黑洞更远而变得更强。能量非常高和非常低的喷流不容纳激波，但具有中等能量的喷流确实容纳激波。与外部介质介导的激波相比，这些激波的一个优点是对喷流终端速度没有影响，但可能作为粒子加速的可能地点。通常，能量为 $1.8~c^2$ 的喷流，对于任何几何形状的喷流都将达到终端速度 $v_\infty=0.813c$。但对于非锥形横截面的喷流，如果吸积盘内环的尺度为 $40\rg$，则此外还会在 $\rsh \sim 7.5\rg$ 形成稳态激波，压缩比 $R\sim 2.7$。此外，电子-质子喷流似乎容纳最强的激波。我们讨论了这种情况的可能后果。