带外流的超临界黑洞吸积的长期演化：用于宇宙学模拟的子网格反馈模型

我们研究了在远高于爱丁顿值（$\dot{M}_{\rm Edd}$）的速率下，轴对称吸积流落向黑洞（BH）的全局结构长期演化，开展了带与不带辐射扩散的二维流体动力学模拟。在吸积率高、光学厚的极限下，辐射能被有效俘获于内流中，吸积流变为绝热，由赤道区的湍流气体与强双极外流组成。结果，质量内流率向中心递减为$\dot{M}_{\rm in}\propto r^{p}$，其中$p\sim 0.5-0.7$，且仅一小部分内流气体喂给核黑洞。因此，超爱丁顿吸积仅在由更大半径处供给更大量气体（${}> 100-1000~\dot{M}_{\rm Edd}$）时得以维持。流动的全局结构在黑洞事件视界轨道时标的数百万倍时标上达到准稳态，该时标比先前（磁）辐射流体动力学模拟研究所涉时标长$> 10-100$倍。经辐射扩散的能量传输加速了内区极向附近的外流，但相较于无扩散情形并未改变吸积流的整体性质。基于模拟结果，我们给出了超爱丁顿吸积黑洞的力学反馈模型。这可作为大尺度宇宙学模拟中未充分分辨星系核的子网格模型，亦可用于致密环境中经吸积形成最重引力波源。