超大质量黑洞在椭圆星系中的磁化吸积及反馈

我们对M87* 作为典型案例，对在星系尺度上从湍流冷却介质燃料供给给超大质量黑洞的三维磁力学 (MHD) 模拟进行了表述。我们发现，吸积速率相对于类似流体动力学模拟提高约一个数量级。$\dot{M} \sim r^{1/2}$ 的标度大约在 $\sim 10\,\mathrm{pc}$ 到 $\sim 10^{-3}\,\mathrm{pc}$ ($\sim 10\, r_\mathrm{g}$) 之间保持成立，其中吸积率通过事件视界为 $\sim 10^{-2}\, M_\odot\,\mathrm{yr^{-1}}$。在 $\sim 0.03-3\,\mathrm{kpc}$ 尺度上，吸积流形成磁化丝状结构。在 $\sim 30\,\mathrm{pc}$ 内，冷气体圆化形成高度磁化 ($\beta\sim 10^{-3}$) 的厚盘，由主要为径向磁场支撑。冷盘在 $\sim0.3\,\mathrm{pc}$ ($10^3\,r_\mathrm{g}$) 处被截断并向湍流热型吸积流过渡。存在强大的极向喷流由磁场驱动。喷流能量通量随着较小吸积器尺寸而增加，至 $r_\mathrm{in}=8\,r_\mathrm{g}$ 时达到 $\sim 3\times10^{43}\,\mathrm{erg\,s^{-1}}$；这对应于吸积器尺寸独立的近乎恒定能量反馈效率 $\eta\sim0.05-0.1$。该反馈能量足以平衡M87/Virgo 热稀薄层在 $\sim 50\,\mathrm{kpc}$ 的总冷却。小半径处的吸积磁通类似于磁化被压制盘模型，与M87 在视界尺度上形成强大喷流的发生相一致。我们的结果激励在较低分辨率模拟中采用亚网格模型，其中热气体吸积率相对于 Bondi 吸积率被抑制约为 $\sim (10r_\mathrm{g}/r_\mathrm{B})^{1/2}$。