广义相对论中黑洞周围环的黏滞吸积与喷射

我们在广义相对论中假设超爱丁顿吸积流的情况下，系统地对黑洞周围的环进行了长期（数百万个史瓦西时间）的轴对称黏滞流体动力学模拟。环的初始条件简单地由具有恒定比角动量 $j$ 但 $j$ 取值范围广泛的 Fishbone-Moncrief 环来建模。我们发现，对于给定的密度分布，落入黑洞的质量比例近似正比于 $j^{-1}$，这表明在远离黑洞处形成的环中只有一小部分物质落入黑洞，而大部分物质以百分之几光速的典型平均速度被喷射出去。我们还发现，质量喷射仅在 $\approx 2\,r_\mathrm{ISCO}$ 之外被驱动，其中 $r_\mathrm{ISCO}$ 是黑洞最内稳定圆轨道的面积半径，它强烈依赖于黑洞自旋。我们推导出了质量落入比例对自旋依赖性的近似拟合公式，为 $\propto r_\mathrm{ISCO}^{0.7}$，这表明超大质量黑洞的快速增长主要是通过吸积与黑洞自旋反向旋转的物质来实现的。