黑洞吸积流在 plunging region 内的三维结构

我们利用新的解析模型和数值广义相对论磁流体力学模拟，分析了黑洞时空 plunging region（即半径小于最内稳定圆轨道的区域）内吸积流的三维特性。这些模拟针对的是厚盘，其纵横比在 $h/r \sim 1$ 的量级，且磁场几何结构由标准的低磁化率“SANE”构型给出。这项工作是对这一高度相对论性区域进行更广泛分析的第一步。我们表明，尽管流的纵横比很大，但在“薄盘”极限下推导出的解析表达式仍能极好地描述数值结果。我们进一步证明，该区域内的吸积通常通过旋臂介导，并且这些旋臂结构的几何特性可以通过一个简单的解析模型来理解。这些结果突出了 plunging region 内的吸积在本质上具有二维特征，这可能具有诸多观测意义。我们推导了 plunging region 内压力的修正理论描述，该描述考虑了湍流加热，可能对黑洞图像建模有所助益。