相对论性 AGN 喷流的磁加速

我们进行轴对称、磁驱动的相对论喷流数值模拟。为消除自由边界与外部介质之间耗散效应，假设流体被特定形状的刚性壁约束，我们取用 $z\propto r^a$（以圆柱坐标为单位，$a$ 范围为 1 到 3）。这些喷流最初为冷的、亚Alfvénic且以 Poynting 能流为主，总能流至静质能流之比 $\mu \sim 15$。我们发现在所有情况下，它们都收敛于一种由空间扩展加速区域特征征的稳态。加速过程非常高效：在模拟最外层尺度上，约有 $\sim 77\%$ 的 Poynting 能流被转化为动能能流，终端洛伦兹因子接近其最大可能值（$\Gamma_\infty \simeq \mu$）。我们还发现高度聚束效率：所有模拟的喷流都发展出圆柱形核心。我们认为这可能是当前驱动的喷流的通用情况，这些喷流初始洛伦兹因子较低（$\Gamma_0 \sim 1$）。我们关于高加速和聚束效率的结论对约束边界的特定形状或注入电流分布的细节不敏感，并且与 Vlahakis & K"onigl 所得半解析自相似解在定性上一致。我们将结果应用于 AGN 中相对论喷流的解释：我们认为它们自然解释了在这些天体中推断的空间扩展加速（在径向尺度 $R\ga 10^{17} {\rm cm}$ 达到 $\Gamma_\infty \ga 10$），并与在 $R\ga 10^{16} {\rm cm}$ 已过渡到物质支配 regime 相符。