辐射冷却改变磁捕获盘的动力学

我们研究了旋转黑洞（BH）周围的磁捕获盘（MAD）在辐射冷却影响下的行为。我们引入了一个临界质量吸积率 $\dot M_{\rm crit}$，在该速率下，同步辐射过程的冷却能够有效辐射掉盘的热能。我们发现 $\dot M_{\rm crit} \approx 10^{-5.5} \dot M_{\rm Edd}$，其中 $\dot M_{\rm Edd}$ 是爱丁顿质量吸积率。归一化常数取决于饱和磁通量以及电子与质子温度之比，但与黑洞质量无关。我们使用一系列广义相对论磁流体力学（GRMHD）模拟验证了我们的解析估计，这些模拟涵盖了黑洞自旋参数 $a \in \{ -0.94, -0.5, 0, 0.5, 0.94 \}$ 以及从 $10^{-7}\dot M_{\rm Edd}$ 到 $10^{-4}\dot M_{\rm Edd}$ 的质量吸积率范围。我们在数值上观察到，当质量吸积率增加至 $\dot M_{\rm crit}$ 以上时，MAD 参数和喷流效率变化约 $\approx 2$ 倍，这证实了我们的解析结果。我们进一步详细说明了满足盘准平衡的力是如何变化的，即随着热贡献的减少，磁贡献随之增加。