基于GRMHD模拟的广义相对论辐射转移计算对M87喷流偏振成像
高能天体物理现象
2020-03-18 v2 星系天体物理
摘要
事件视界望远镜（EHT）拍摄的M87黑洞壮观图像开启了黑洞研究的新纪元。下一个问题之一是对中央黑洞（BH）周围进行偏振成像。由于射电辐射由同步辐射过程产生，偏振性质应生动反映喷流底部的磁场结构，从而提供关于喷流形成磁机制的良好信息。鉴于此，我们基于M87吸积流与外流的相对论磁流体力学（MHD）模拟数据，进行偏振光的广义相对论（GR）辐射转移计算，以获得其在视界尺度的线偏振与圆偏振图像。我们发现，来自喷流底部与内吸积流的线偏振分量在穿过黑洞周围磁化等离子体时会经历法拉第旋转，从而敏感依赖于黑洞自旋。通过与EHT在1.3mm处的强度图像以及亚毫米波阵列在1.3mm处的偏振度与旋转量度（RM）比较，自旋参数a=0.9M_BH（M_BH为黑洞质量）的模型优于a=0.5M_BH或0.99M_BH的其他模型，尽管我们需要进一步的系统研究以确认。我们还在低温模型中发现圆偏振图中清晰的环状图像，其由线偏振同步辐射的法拉第转换产生，因而指示磁场。这仅当辐射区贯穿有序磁场时发生，因此在高温盘模型中（盘辐射显著）预期无清晰图像。我们将能通过模拟偏振图像与未来EHT及其他VLBI观测偏振测量的比较来阐明场构型。
引用
@article{arxiv.2002.00954,
title = {Polarization Imaging of M87 Jets by General Relativistic Radiative Transfer Calculation based on GRMHD Simulations},
author = {Yuh Tsunetoe and Shin Mineshige and Ken Ohsuga and Tomohisa Kawashima and Kazunori Akiyama},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.00954},
year = {2020}
}
备注
Final version. 18 pages, 14 figures, 1 table. Accepted by PASJ