黑洞低密度、辐射低效旋转吸积流
星系天体物理
2018-09-18 v2 高能天体物理现象
摘要
我们采用二维流体动力学模拟，并采用 α 黏滞模型，研究了低密度轴对称吸积流向黑洞的过程。当气体角动量足够低，能在邦迪半径（R_B）内形成一个旋转支撑的盘时，我们发现了一个全局稳态吸积解。该解由 r∼R_B 处的旋转平衡分布构成，其密度遵循 ρ ∝ (1+R_B/r)^{3/2}，周围环绕着一个位于离心半径处的几何厚、光学薄的吸积盘，其中黏滞产生的热能通过强对流传输。内部解的物理性质与对流主导吸积流（CDAF；ρ ∝ r^{-1/2}）的预期一致。在内部 CDAF 解中，由于对流作用，气体流入率向中心递减（Ṁ ∝ r），净吸积率（包括流入和流出）比邦迪吸积率 Ṁ_B 被强烈抑制了几个数量级。净吸积率取决于黏滞强度，遵循 Ṁ/Ṁ_B ∝ (α/0.01)^{0.6}。该解适用于 Ṁ_B/Ṁ_Edd < 10^{-3} 的低吸积率情况，此时辐射冷却极小，其中 Ṁ_Edd 是爱丁顿吸积率。在底部（r < 10^{-3} R_B）的热等离子体中，热传导将主导对流能量通量。由于对流对吸积的抑制作用停止，最终的黑洞供料率为 Ṁ/Ṁ_B ∼ 10^{-3}-10^{-2}。这一速率与 SgrA* 以及 M31 和 M87 中核区黑洞所推断的 Ṁ/Ṁ_Edd ∼ 10^{-7}-10^{-6} 一样低，可以解释这些源的低光度，而无需借助任何反馈机制。
引用
@article{arxiv.1709.07452,
title = {Low density, radiatively inefficient rotating-accretion flow onto a black hole},
author = {Kohei Inayoshi and Jeremiah P. Ostriker and Zoltan Haiman and Rolf Kuiper},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.07452},
year = {2018}
}
备注
16 pages, 17 figures, published in MNRAS