Kerr 黑洞磁层中的喷流发射：电测地线方法

在从活动星系核到 X 射线双星的各种天体物理源中，都观测到了在天体物理到宇宙学尺度上发射的等离子体相对论性喷流。虽然这些喷流可以通过动力学 Kerr 磁层的广义相对论磁流体力学 (GRMHD) 和粒子网格 (GRPIC) 模拟来重现，但描述喷流物理的解析模型的发展仍然有限。一个关键挑战是解析地描述加速带电粒子的单个轨迹，这些粒子最终构成喷流并发出辐射。在这项工作中，我们基于带电粒子的运动，提供了一个 Kerr 磁层喷流发射的简单但完全解析的初步模型。为此，我们利用 Kerr 单极子磁层中电测地线运动的可积性来研究极点附近带电粒子的喷射。这使我们能够推导： 旋转轴构成稳定纬度平衡位置从而代表理想化喷流的判据； 磁性参考系拖曳效应的表达式； 渐近观察者测量到从黑洞周围发出的蓝移粒子的条件。我们的研究表明，粒子只能在特定区域内被加速，该区域的最大半径取决于黑洞的自旋和磁化强度。除了这些结果之外，我们还详细回顾了基于 Kerr 几何的（显式和隐式）对称性构建测试磁层的过程，以及测试磁层中电测地线运动的可分离性条件，这构成了本工作所研究模型的基础。