黑洞驱动的一般相对论强磁化喷流的物质密度分布

高分辨率甚长基线干涉测量（VLBI）射电观测已分辨出活动星系核喷流的精细发射结构。广义相对论磁流体力学（GRMHD）模拟增进了对喷流产生物理的理解，尽管理论研究仍难以约束喷流物质的起源与分布。我们构建了一个新的稳态、轴对称 GRMHD 喷流模型，以获得黑洞（BH）磁层的近似解，并考察喷流的物质密度分布。通过假设固定的极向磁场形状（模仿无力解析解与 GRMHD 模拟结果），并假设在分隔流入与流出的分离面上极向速度恒定，我们在分离面处数值求解了磁力线间的力平衡，并解析求解了沿磁力线的物质速度与密度分布。我们发现，在抛物场模型中，远离黑洞的远区分离面上的密度大致遵循 $\propto r_{ss}^{-2}$，其中 $r_{ss}$ 为分离面半径。当黑洞自旋更大或分离面速度更小时，分离面上的密度更集中于喷流边缘附近。我们的半解析模型结合辐射转移计算，可有助于解释高分辨率 VLBI 观测并理解喷流物质的起源。