具有超爱丁顿光度的黑洞上的超爱丁顿质量吸积

我们进行了一维辐射流体动力学模拟，以求解极高速率下向大质量黑洞 (BHs) 的吸积流。假设光子囚禁将中心区域发出的光度限制为 $L\lesssim L_{\rm Edd}$，Inayoshi, Haiman & Ostriker (2016) 已表明吸积流会稳定到“超爱丁顿”解，即具有稳态等温 ($T\simeq 8000$ K) Bondi 轮廓，达到超过 5000 倍爱丁顿吸积率 $\dot{M}_{\rm Edd}\equiv L_{\rm Edd}/c^2$。在此，我们探讨了具有有限角动量的吸积气体形成明亮核吸积盘的可能性，其光度超过爱丁顿极限 ($1\lesssim L/L_{\rm Edd}\lesssim 100$)。结合我们的模拟与分析模型，我们发现只要光度保持在 $L/L_{\rm Edd}\lesssim 35~(M_{\rm BH}/10^4~M_\odot)^{3/2}(n_\infty/10^5~{\rm cm^{-3}})(T_\infty/10^4~{\rm K})^{-3/2}(r_{\star}/10^{14}~{\rm cm})^{-1/2}$ 以下，就会发生向稳态超爱丁顿吸积的转变，其中 $n_\infty$ 和 $T_\infty$ 是环境气体的密度和温度，$r_\star$ 是辐射发出的光球半径。如果光度超过此值，吸积将变为间歇性的。我们的结果可以在一个由辐射力驱动进入坍缩介质的光学厚球壳玩具模型中准确复现。当中心源暗于上述临界值时，壳层的膨胀会被坍缩介质的冲压压力和壳层自身的重量所阻止并逆转。我们的结果表明，即使中心源的光度远超爱丁顿极限，快速且无阻碍的超爱丁顿吸积也是可能的，并且可以是稳态的或强烈间歇性的。