伪牛顿势下内吸积盘的全球磁流体动力学模拟

我们展示了一个详细的三维磁流体动力学（MHD）模拟，描述了吸积到黑洞上的盘的内区。为了避免广义相对论的技术复杂性，动力学采用牛顿方式处理，使用伪牛顿的 Paczyński-Wiita 势。盘由于角动量输运而演化，这种输运是由磁旋转不稳定性产生的 MHD 湍流自然产生的。我们发现，由此产生的应力在 marginally stable orbit 上是连续的，这与广泛持有的应力在该处应趋于零的假设相矛盾。因此，吸积进入黑洞的物质的比角动量小于 marginally stable orbit 处的比角动量。盘在几乎所有量上都表现出大的涨落，无论是在空间上还是时间上。特别是，应力与压力之比（Shakura-Sunyaev α 参数的局部类似物）既表现出系统性的梯度，也表现出大的涨落；从大半径处盘中间平面的约 10⁻²，上升到距大半径处平面几个气体密度标高处的约 10，以及深入 plunging region 内靠近中间平面的地方。部分由在 marginally stable orbit 附近激发的大振幅波驱动，质量吸积率和积分应力都表现出大的涨落，其傅里叶功率谱是平滑的“红色”幂律，跨越几个数量级的时间尺度。