Kerr 时空中的负载磁流体动力学流

利用一个结合了磁力线上等离子体注入的半解析理想 MHD 模型，我们探讨了质量和能量负载对从 Kerr 黑洞磁提取能量效率的影响。我们发现了一个临界负载值：低于该值时，流入黑洞的等离子体的比能量为负；高于该值时，比能量为正。我们识别出两种具有不同性质的流类型：在亚临界负载下，由于提取了黑洞自旋能量（正如 Blandford 和 Znajek 最初提出的那样），从能层启动了磁外流。在超临界负载下，流的结构取决于注入过程的细节。在注入的等离子体具有相对论性高温的情况下，一个由压力驱动的双跨磁声速流从位于能层之外、内外光柱之间的停滞点启动。沉积在磁层中的部分能量随后被黑洞吸收，其余部分以相对论性外流的形式传播至无穷远。当注入的等离子体是冷的时，可能根本不会形成外流。我们讨论了我们的结果对伽马射线暴和活动星系核的启示。