M87 的双温广义相对论辐射磁流体力学模拟

我们给出了超大质量黑洞 M87 吸积流内区的轴对称双温广义相对论辐射磁流体力学（GRRMHD）模拟。我们通过纳入以下模型来解决先前建模工作中的不确定性：(1) 自洽的耗散与库仑电子加热，(2) 辐射输运，(3) 频率相关的同步辐射发射、自吸收以及康普顿散射。我们采用距离 $D=16.7$ Mpc、观测者角度 $\theta = 20^{\circ}$，并在一组四次模拟中考虑黑洞质量 $M/M_{\odot} = (3.3\times10^{9}, 6.2\times10^{9})$ 和自旋 $a_{\star} = (0.5, 0.9375)$。对于每个 $(M, a_{\star})$，我们确定能复现 VLBI 测量所得 230 GHz 流量的吸积率。我们报告了这些吸积率（$\dot{M}/\dot{M}_{\mathrm{Edd}} \sim 10^{-5}$）下的盘热力学。盘保持几何厚态；冷却并未导致薄盘成分的出现。虽然在 $r \gtrsim 10 GM/c^2$ 处电子加热由库仑而非耗散主导，吸积盘仍保持双温。电子的辐射冷却不可忽略，尤其在 $r \lesssim 10 GM/c^2$ 处。康普顿 $y$ 参数约为 1。随后我们将推导出的与观测到或推断出的光谱、毫米图像以及喷流功率进行比较。质量为 $M/M_{\odot} = 3.3\times10^{9}$ 的模拟与观测相矛盾。这些模拟产生的毫米图像过小，而低自旋模拟还过量产生 X 射线。对于 $M/M_{\odot} = 6.2\times10^{9}$，两次模拟均与射电/红外/X 射线流量及毫米图像尺寸的约束相符。模拟喷流功率比推断值低 $10^2-10^3$ 倍，这可能是我们模型中净磁通量不大所导致的结果。