黑洞光学厚吸积的数值模拟——I. 球对称情形

对吸积物质产生的辐射进行建模是迈向黑洞吸积盘真实模拟的重要一步，尤其是在高吸积率条件下。为此，我们最近将辐射输运模块添加到了现有的广义相对论磁流体动力学代码 Cosmos++ 中。然而，在尝试模拟辐射吸积盘之前，我们利用一系列激波管和 Bondi（球对称吸积）问题对新代码进行了测试。Farris 等人 (2008) 首次提出的四个辐射激波管测试拥有已知的解析解，使我们能够计算代码的误差和收敛率。Bondi 问题仅在忽略辐射过程时才有解析解，但由于其更接近我们最终想要研究的物理过程，因此具有相关性。在我们的模拟中，我们在不透明度中包含了 Thomson 散射和热轫致辐射，并专门关注超 Eddington 机制。与吸积到具有固体表面的天体不同，黑洞的超 Eddington 吸积不会产生超 Eddington 光度。在我们的示例中，尽管吸积率高达 Eddington 率的 300 倍，但我们测得的光度始终比 Eddington 光度低几个数量级。