黑洞磁层中跨快磁声波喷流的性质

从强引力区域到渐近平坦时空区域跨越数个数量级的距离，相对论性喷流被认为由若干广义相对论磁流体力学（GRMHD）过程组成。我们提出了一种半解析方法来建模跨快磁声波相对论性喷流的全局结构，该喷流应从一个位于黑洞附近漏斗区域内的等离子体源喷出，该漏斗区域由致密的吸积流以及黑洞周围的盘冕所包围。我们的模型一致地包含了沿穿透黑洞视界的磁力线的GRMHD解的流入与流出部分。在黑洞的旋转能量通过负能量GRMHD流入被电磁提取后，巨大的电磁能量通量随后跨越等离子体源从流入区传播到流出区，并在流出区中电磁能量转化为流体动能。最终，被加速的流出必须超过快磁声波速。我们将该半解析跨快磁声波流动模型应用于抛物线和分裂单极磁场构型的黑洞磁层，并讨论一般流动性质；即喷流加速、喷流磁化以及黑洞磁层若干特征面的位置。我们已确认，在远处，GRMHD喷流解与先前已知的跨快特殊相对论磁流体力学（SRMHD）喷流性质良好吻合，正如预期。该模型的灵活性为近似全局GRMHD跨快磁声波喷流性质提供了一种快捷且启发式的方法。