M87 中旋转黑洞的抛物状喷流

我们利用广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟以及稳态轴对称无力电动力学（FFE）解对 M87 喷流进行了详尽研究。在各种黑洞（BH）自旋下，GRMHD 模拟中获得了尺度达 $\sim 100$ 引力半径（$r_{\rm g}$）的准稳态漏斗喷流。众所周知，漏斗边界大致由以下两种等分条件确定：i) 磁能与静质量能量密度，以及 ii) 气体压强与磁压强。我们的数值结果给出了一个附加因素，即它们遵循锚定在赤道面上事件视界处的 FFE 解的最外侧抛物流线。我们还确认物质主导的非相对论性日冕/风在将漏斗喷流塑造成抛物几何形状中起着动力学作用。我们确认了 FFE 喷流最外侧抛物流线与 VLBI 观测中 $\sim 10^{1}$-$10^{5} \, r_{\rm g}$ 处喷流鞘层边缘的定量重叠，表明 M87 喷流很可能由旋转黑洞驱动。我们的 GRMHD 模拟还显示了体加速的横向分层（即芯-鞘结构）以及结状超光速特征的涌现。自旋表征了漏斗内喷流停滞面的位置。我们认为若多普勒束流是主导因素，则边缘增亮特征可能与黑洞驱动喷流的性质相关。我们的发现可通过（亚）毫米 VLBI 观测进行检验，从而为 M87 喷流的起源提供线索。