含激波与无激波的 KTN 黑洞相对论吸积流研究

我们给出了低角动量、无黏性、平流吸积流在 Kerr-Taub-NUT (KTN) 黑洞周围存在和不存在激波时的整体解。这些解通过求解描述 KTN 时空中的相对论吸积流的支配方程得到，该时空由 Kerr 参数 ($a_{\rm k}$) 和 NUT 参数 ($n$) 刻画。在吸积过程中，旋转流经历离心势垒，只要满足相对论激波条件，最终会触发不连续的激波跃迁。实际上，激波吸积解比无激波解具有更普遍的适用性，因为前者在吸积盘内边缘拥有更高的熵含量。由于激波压缩，激波后流（等效于激波后日冕，以下简称 PSC）变得高温且致密，因此可通过逆康普顿化对来自激波前流的软光子进行再处理后产生高能辐射。一般而言，PSC 由激波性质刻画，即激波位置 ($r_s$)、压缩比 ($R$) 和激波强度 ($S$)，我们考察了它们对流的能量 (${\cal E}$) 和角动量 ($\lambda$) 以及黑洞参数的依赖关系。我们在 $\lambda-{\cal E}$ 平面上确定了激波参数空间的有效区域，并观察到激波在很宽的流参数范围内持续形成。我们还发现 $a_{\rm k}$ 和 $n$ 在决定激波性质和激波参数空间时作用相反。最后，我们考虑自由—自由辐射计算了吸积盘光度 ($L$)，并观察到含激波的吸积流比无激波解更明亮。