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喷流倾斜不稳定性:MAD 吸积盘中流-盘相互作用所致

高能天体物理现象 2025-05-21 v2 星系天体物理

摘要

围绕快速自转黑洞(BH)的磁囚禁吸积盘(MADs)已被提出作为喷流潮汐瓦解事件(TDEs)的模型。然而,流与盘在某些时刻会强烈相互作用,这将导致不同于标准 MAD 模型预期的动力学行为。在此,我们采用全局 GRMHD 模拟来研究 MAD 盘与注入流(其穿透式近心距 Rp10rgR_p\sim 10 r_g,密度反差 fρρd/ρsf_\rho\equiv \rho_d/\rho_s,即盘相对于流的密度)的相互作用。我们首次证明,即便流比盘致密得多(即喷流 TDE 最初的一至数月内),也能维持 MAD 或半 MAD 状态,并由黑洞自旋驱动产生喷流。我们还证明,自相交激波的强度随 fρf_\rho 及时间增大而减弱。当 fρ0.1f_\rho \leq 0.1 时,喷流或漏斗会因自相交外流而显著倾斜(达 103010-30^\circ)。在具有强喷流且 fρ0.01f_\rho\leq 0.01 的模型中,倾斜的喷流与盘相互作用并最终使盘相对于入射流倾斜多达 23 度,且该倾斜状态在模拟期间保持稳定。随着 fρf_\rho 增大,一旦 fρ0.1f_\rho \geq 0.1,喷流与盘的倾斜预计会与黑洞自旋重新对齐。喷流倾斜可能因外盘坍缩或自相交半径增大而迅速重新对齐。我们的结果为喷流 TDE 中观测到的 X 射线喷流在数天至数周内熄灭提供了另一种解释。

关键词

引用

@article{arxiv.2310.20592,
  title  = {Jet Tilt Instability from Stream-Disk Interactions in MAD Disks},
  author = {Brandon Curd and Richard Anantua and Hayley West and Joaquin Duran},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2310.20592},
  year   = {2025}
}

备注

21 pages, 22 figures, videos available at https://www.youtube.com/playlist?list=PL6Na55ZD3RmoJl7Rjhn6gCeAE0HWYCI0b