基于磁囚禁吸积流三维广义相对论模拟的伽马射线暴喷流性质建模

我们研究了伽马射线暴(GRB)喷流结构及其演化对中心引擎中吸积环性质的相关性。我们的模型利用三维广义相对论磁流体动力学模拟，对克尔黑洞周围的吸积盘进行数值演化。我们分别采用基于Fishbone-Moncrief和Chakrabarti解的两种不同解析流体力学吸积盘模型，作为坍缩星盘和双中子星并合后遗迹的初始状态。我们在初始稳定解上施加两种不同几何结构的极向磁场。我们研究了磁囚禁盘状态的形成与演化及其对喷出喷流性质的影响。我们模型中产生的喷流具有结构，且核心相对中空，并在距轴角$\gtrsim 9{^\circ}$处达到更高的洛伦兹因子。我们的短GRB模型中的喷流张开角可达$\sim 25^{\circ}$，而长GRB引擎产生的喷流较窄，可达$\sim 11^{\circ}$。我们还研究了喷流的时间变异性，并给出了模型中最小变异性时标的估计。文中简要讨论了我们的模型在双中子星并合后系统GRB喷流以及从坍缩恒星发出的超相对论喷流中的应用。