旋转黑洞周围高度准直且磁主导的喷流

本文提出了一种求解 Blandford-Znajek 机制微扰解的通用方法。我们不直接求解非线性的 Grad-Shafranov 方程，而是引入一种基于视界边界条件和收敛要求来确定相关物理量的替代方法。磁力线的角速度$\Omega$、环向磁场$B^\phi$以及总电流$I$均根据我们的方法自洽地确定。作为示例，我们根据所提方法自洽地构建了旋转黑洞周围的稳态轴对称无力喷流模型。该喷流解区别于以往已知的解析解之处在于其高度准直且渐近趋近于磁柱。由于考虑了黑洞自旋产生了环向磁场，该喷流解呈螺旋扭曲状。对于给定的穿过黑洞的磁通量，我们将该准直喷流的喷流功率和能量提取率与先前的解进行了比较。我们发现，我们的新解与当前最先进的数值模拟结果吻合得更好。文中还简要讨论了准直喷流的一些有趣性质以及磁力线旋转对喷流稳定性的影响。