具有自洽电子温度描述的超大质量黑洞成像

事件视界望远镜最近的 230 GHz 观测解析了 M87 星系的最内层结构，揭示了一个环状特征，与围绕旋转超大质量黑洞的磁化环中的热同步辐射一致。此外，全球毫米波 VLBI 阵列在 86 GHz 的观测揭示了一个更大尺度、边缘增亮的喷流，具有清晰的非热辐射特征。这些观测的理论建模涉及旋转黑洞周围磁化吸积盘的先进广义相对论磁流体动力学模拟，以及相关的同步辐射，后者通常采用简化的电子温度表达式并假设纯热分布。然而，预期存在重要的非热成分，使得热辐射模型不仅是一种近似，也是建模中的简并源。在此，我们首次展示了从无碰撞等离子体微观模拟中推导电子温度的从头算方法。该新方法无可调参数，完全由等离子体的热力学和磁学性质指定，在 86 GHz 处对喷流的形态和宽度以及宽带谱辐射提供了更好的描述。这些发现强调了将微观等离子体物理纳入黑洞成像的重要性，并强调了磁重联在电子加热和加速过程中的关键作用。