黑洞磁化且辐射冷却的双温吸积流的温度性质

在黑洞吸积的广义相对论磁流体动力学(GRMHD)模拟中,通常对电子的热力学采用简化假设。为此,我们发展了一种自洽方法,在二维空间中研究克尔黑洞周围磁化且辐射冷却的双温吸积流。该方法包含多种加热过程、辐射冷却,以及电子与离子通过库仑相互作用的耦合。我们通过在不同天体物理情形下对吸积到克尔黑洞上的磁化环进行轴对称 GRMHD 模拟来检验该方法。由此我们发现,纳入库仑相互作用与辐射冷却会影响离子与电子的热力学性质,显著改变后者的温度分布,并凸显了在对这些吸积流成像时采用双温方法的重要性。此外,我们发现吸积率影响吸流的体性质以及电子与离子的热力学。有趣的是,在保持相同吸积率的情况下,我们观察到 SANE 与 MAD 吸积模式具有定性上不同的温度性质,这或有助于通过观测区分 MAD 与 SANE 吸积流。最后,我们提出了电子、离子及气体温度比相对于等离子体-$\beta$ 参数的两个新关系。这些新关系代表了一种简单而有效的处理超大质量黑洞(如 Sgr A* 与 M\,87*)上双温吸积流的方法。