偏振各向异性同步辐射发射与吸收及其在黑洞成像中的应用
高能天体物理现象
2023-09-20 v1 等离子体物理
摘要
磁场中的低碰撞率等离子体通常会相对于磁场方向发展出分布函数的各向异性。受吸积流与喷流辐射应用的驱动,我们探究温度各向异性对同步辐射发射的影响。我们解析推导并给出了相对论双 Maxwell 等离子体的偏振同步辐射发射与吸收系数数值拟合(不考虑 Faraday 转换/旋转)。温度各向异性可显著改变同步辐射发射与吸收系数对相对于磁场的观测角的依赖。发射的线偏振度并不强烈依赖于各向异性,而发射的圆偏振则依赖。我们将结果应用于 Sgr A* 和 M87* 的黑洞成像,通过对 GRMHD 模拟进行射线追踪并假设等离子体温度各向异性由动力学尺度各向异性驱动不稳定性阈值设定。我们发现 230 GHz 图像的方位角不对称性可改变达 3 倍,加强(T_⊥ > T_∥)或抵消(T_⊥ < T_∥)由多普勒增亮产生的图像不对称性。这可相对于各向同性分布函数模型改变由观测得出的物理推断,例如允许 Sgr A* 中视线与自旋方向间更大的倾角。观测的图像直径与黑洞阴影尺寸也可因等离子体温度各向异性而显著变化。我们描述了等离子体各向异性如何影响未来的多频与光子环观测。在附录中我们计算了相对论高温等离子体的动力学各向异性驱动不稳定性(镜像、哨声与.firehose)。
引用
@article{arxiv.2309.10029,
title = {Polarized anisotropic synchrotron emission and absorption and its application to Black Hole Imaging},
author = {Alisa Galishnikova and Alexander Philippov and Eliot Quataert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.10029},
year = {2023}
}
备注
31 pages, 17 figures, 1 table. Accepted for publication in ApJ