基于蒙特卡罗方法的黑洞-环状系统的射电-辐射流体力学模拟

我们 presented 了全新基于蒙特卡罗 (Monte Carlo, MC) 的一般相对论射电流体力学代码，用于求解轴对称系统，主要改进包括：(i) 开发了针对多种辐射场的扩展版隐式 MC 方法；(ii) 基于新构建的数值高效且渐近正确拟合函数建模中立子对过程速率；(iii) 实现了新的数值限制器，用于控制辐射-物质相互作用，确保系统演化的稳定性和物理正确性。我们将代码应用于质为 $3 M_\odot$、黑洞无量纲自转为 0.8、环状质为 $0.1 M_\odot$ 的黑洞-环状系统，模拟了在大质量中子星在短时间尺度 ($\sim 10$ ms) 内坍缩为黑洞的情形下，二倍中子星合并后的残留体。我们使用基于蒙特卡罗的射电粘性流体力学代码跟踪了黑洞-环状系统演化至超过 $1$ 秒，代码动态考虑了非热力学中立子对消互作用。我们发现系统演化及各关键量（如中立子辐射功率、喷流质量、环状 $Y_e$ 和中立子对消互作用功率）与前期研究结果基本一致。我们还发现 $\nu_e \bar{\nu}_e$ 中立子对消互作用可在约 $0.1$ 秒的时间尺度内启动相对洪流，足以解释部分短硬 gamma 射线暴及其前驱信号。最后，我们直接从获取的中立子分布函数计算快速味道不稳定性指标，表明该不稳定性在环状的赤道区域尤其可能发生。