通过二维辐射磁流体动力学模拟探究黑洞周围三种不同吸积流与外流的全局结构

通过新近开展的二维辐射磁流体动力学模拟，我们展示了黑洞吸积流与外流的详细全局结构。通过从贯穿弱环向磁场的环面开始，并通过控制初始环面的中心密度 rho_0，我们能够重现三种不同模式的吸积流。在中心密度最高的模型A中，形成了光学厚且几何厚的超临界吸积盘。辐射力远超盘面之上的引力，从而驱动强烈的出流（或喷流）。由于轻度集束效应，正面视角下的表观（各向同性）光子光度约为 22L_E（其中 L_E 为爱丁顿光度）。如果我们增加吸积流密度，更高的表观光度是可行的。在密度适中的模型B中，吸积流的辐射冷却非常有效，以至于在半径大于约 7R_S（其中 R_S 为史瓦西半径）处形成了标准型、冷且几何薄的盘，而在其他区域该吸积流是辐射低效的。该模型中出现了磁压驱动的盘风。在模型C中，密度过低使得吸积流无法实现辐射高效。因此，吸积流变成了辐射低效吸积流，其几何厚且光学薄。磁压力与气压协同，驱动盘面产生外流，且吸积流通过喷流而非辐射释放能量。本文简要讨论了其观测意义。