用无碰撞矩与耗散两流体磁流体力学建模广义相对论等离子体

相对论等离子体是研究黑洞吸积、喷流物理、中子星并合以及致密天体磁层的核心。尽管需要准确捕捉这些等离子体的动力学及其对相对论暂现源的影响，它们的流体建模通常采用若干（过度）简化的假设，而这些假设一般并不成立。当等离子体中的平均自由程远大于系统尺度、动力学效应开始变得重要时，这一点尤其明显。超越文献中常用的做法，我们描述了一个完全相对论协变的、基于 14 矩的两流体系统，适用于电子-离子或电子-正电子等离子体的研究。这一广义的 Israel-Stewart 型运动方程组直接由相对论 Boltzmann-Vlasov 方程导出。关键在于，这一新表述能够考虑非理想效应，如各向异性压强与热流。我们证明，相对论两流体等离子体可重新表述为与电磁场耦合的单流体，并带有（可能很大的）非平衡修正。特别地，我们保留了全部电子自由度，从而给出电子温度与动量的自洽演化方程。本文所列方程组能够捕捉黑洞吸积及致密天体周围耀发过程中无碰撞等离子体的完整两流体特征，以及适用于吸积盘内弱碰撞等离子体的 Braginskii 型两流体磁流体力学。这一新表述将有助于构建一大类下一代黑洞与中子星周围相对论暂现现象模拟。