黑洞吸积盘中的磁重联与热斑形成

由于电流片中磁重联形成的热斑或 plasmoid（等离子体团），被推测为驱动来自人马座 A*（我们银河系中心黑洞）的频繁 X 射线与近红外耀发的能量来源。目前尚不清楚电流片在黑洞吸积盘中如何、何处以及何时形成。我们执行轴对称广义相对论电阻磁流体动力学模拟，以建模一系列吸积流中的重联与等离子体团形成。电流片与等离子体团是普遍存在的特征，其形成与盘中初始磁场、准稳态吸积阶段的磁化强度以及黑洞自旋无关。在距事件视界 10 个史瓦西半径内，我们观测到等离子体团形成，之后它们可合并、增长至几倍史瓦西半径量级的宏观尺度，并最终沿喷流鞘层或被卷入盘中。大等离子体团通过重联被加热至相对论性温度，并贡献于喷流的边缘增亮。我们发现，只有在磁囚禁盘中形成的热斑才可能解释人马座 A* 耀发的能量学。耀发周期由重联率决定，我们在所有情形中发现的重联率介于 0.01c 与 0.03c 之间，与孤立 Harris 型电流片中重联的研究一致。我们量化了磁耗散与非理想电场，其可有效注入非热粒子。我们表明显式电阻率允许收敛的数值解，使得电磁能量演化与耗散对这里考虑的极端分辨率独立于网格尺度。