Kerr度量下磁流驱动的吸积流动IV：内层盘的动力学特性

本文继续分析一组在Kerr度量下进行的三维磁流体力动力学模拟，研究吸积盘环流。我们聚焦于初始压力极大值范围内的束缚物，气体在此处的时间平均运动为向内，形成吸积盘。我们利用质量、角动量和能量的流动，以理解该区域的动力学。PAPER I中报告的吸积率随黑洞自转速度增大而锐减的现象，通过强烈依赖于黑洞自转的向外角动量通过电磁机制解释；当a/M>0.9时，这一通过量可与由物质携带的向内角动量流相当。在所有情况下，都存在整个流动中的向外电磁角动量流；即便如此，传统吸积盘理论的断言——存在“应力边缘”，即应力为零的内部界面——一般不成立。通过电磁扭矩对内层盘的吸积减缓也改变了表面密度的径向分布，这可能对诊断性质（如Compton反射）产生影响。由于电磁效应使净吸积角动量显著减弱，质量增长可导致最快的黑洞逆转。自转的黑洞也通过Poynting通量失去能量；该速率随黑洞自转速度显著增大，在极高自转时可达10%以上。随着黑洞自转加速，Poynting通量路径从主要位于吸积盘内转变为主要位于喷流中。