黑洞周围三维吸积流中的磁重联与等离子体团形成

磁重联被认为是为黑洞附近等离子体提供能量的主要能量耗散机制之一。事实上，通过磁重联形成的等离子体团可能在银河系中心黑洞SgrA*的伽马射线、X射线和近红外耀发中扮演关键角色。我们报告了三维广义相对论理想与电阻磁流体动力学模拟的结果，该模拟建模了天体物理黑洞周围吸积流中的磁重联。与类似工作的一个重要区别在于，我们的吸积盘具有初始偶极磁场构型，带有极性交替的磁环。我们表明，在黑洞吸积的湍流环境中，电流片迅速形成并被破坏。等离子体团在事件视界附近、约2–15引力半径的区域内由电流片形成。我们进一步量化了磁耗散及向等离子体团的能量转移过程，报告了重联率、相对于局地磁场的相对电流密度以及等离子体团的大小。我们发现等离子体团通过重联获得能量并加热至相对论性温度，其中最大的等离子体团具有足够能量在极区附近离开黑洞。在其演化过程中，等离子体团被拉伸并拉长，当剪切足够大时发生破裂，尽管一些等离子体团作为清晰结构在距黑洞约30–40引力半径处存活。最后，我们发现某些情况下等离子体团获得了超开普勒方位角速度，正如近期Sgr A*耀发观测所提示的。