极大半径处黑洞热吸积流产生风的水动力学数值模拟

先前的工作表明，黑洞周围的热吸积流中存在强风。这些工作仅关注靠近黑洞的区域，因此风在极大半径处是否停止以及在哪里停止尚属未知。本文通过水动力学模拟研究这一问题。我们同时考虑了黑洞和核星团的引力。对于后者，我们假设恒星的速度弥散为常数，其引力势 $\propto \sigma^2 \ln (r)$，其中 $\sigma$ 为恒星的速度弥散，$r$ 为距星系中心的距离。我们关注引力势由星团主导的区域。我们发现，与小半径处的吸积流相同，质量内流率向内递减，且流动是对流不稳定的。然而，轨迹分析表明，从流动中发射出的风极少。我们的结果结合 Yuan et al. (2015) 的结果表明，从热吸积流发射出的风的质量通量 $\dot{M}_{\rm wind}=\dot{M}_{\rm BH}(r/20r_s)$，其中 $r\la R_A\equiv GM_{\rm BH}/\sigma^2$。这里 $\dot{M}_{\rm BH}$ 是黑洞视界处的吸积率。$R_A$ 类似于 Bondi 半径。我们论证内流率的向内递减并非因为通过风损失质量，而是因为对流运动。$R_A$ 之外风的消失必然是因为引力势的改变，但确切原因仍有待探究。