黑洞吸积盘ISCO处的应力并非自由参数
高能天体物理现象
2024-10-10 v1 广义相对论与量子宇宙学
摘要
来自黑洞吸积流“内流区”(最内稳定圆轨道(ISCO)与黑洞表面之间的区域)的辐射被认为对X射线双星系统的X射线谱有虽小但显著的贡献。最近,数值和解析计算描述了内流区及其电磁辐射,这些计算得出结论:内流区的辐射是通过ISCO附近“残余”应力作用释放能量产生的,且该残余量可作为吸积流描述的一个自由参数选择。本文旨在证明事实并非如此,因为整个黑洞吸积流中的应力是由其全局跨声速特性决定的,而该特性由吸积黑洞的时空结构所强制。我们使用薄盘近似(SDA)来说明这一点。在本文中,我们将使用SDA获得的模型与数值模拟以及基于吸积物质沿测地线流动假设的解析模型的结果进行了比较。我们表明,后者无法充分描述黑洞天体物理吸积的物理过程,因为:1. 测地线上的粒子无法发射电磁辐射;2. 它们忽略了黑洞时空中存在稳态视界所强加的吸积流的全局跨声速特性;该视界的存在为解的存在性固定了黑洞表面角动量的唯一值。因此,基于测地线的模型再现GRRMHD模拟的跨ISCO行为这一事实并不能证明两者的物理真实性。我们还表明,声称在X射线双星光谱中探测到内流区辐射的说法是没有根据的。
引用
@article{arxiv.2410.06200,
title = {The stress at the ISCO of black-hole accretion discs is not a free parameter},
author = {Jean-Pierre Lasota and Marek Abramowicz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.06200},
year = {2024}
}
备注
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