[论文解读] Relativistic Accretion

R. D. Blandford|arXiv (Cornell University)|Jan 30, 1999

Relativity and Gravitational Theory被引用 6

一句话总结

本文综述了相对论性吸积在天体物理黑洞上的过程，区分了从亚爱丁顿到超爱丁顿吸积率的吸积模式。文章强调当辐射冷却效率低下时，强风对于排出质量、角动量和能量至关重要，并讨论了黑洞自旋在喷流形成以及非热辐射主导于热辐射中的作用。

ABSTRACT

A brief summary of the properties of astrophysical black holes is presented. Various modes of accretion are distinguished, corresponding to accretion at rates from well below to well above the Eddington rate. The importance of mass loss is emphasized when the accreting gas cannot radiate and it is asserted that a strong wind is likely to be necessary to carry off mass, angular momentum and energy from the accreting gas. The possible importance of the black hole spin in the formation of jets and in dictating the relative importance of non-thermal emission over thermal radiation is discussed.

研究动机与目标

• 表征从宽广吸积率范围中天体物理黑洞的物理特性和吸积模式。
• 研究当辐射冷却不足以维持吸积时，通过风实现质量损失的作用。
• 检查黑洞自旋如何影响喷流形成以及非热辐射相对于热辐射的主导性。
• 阐明在何种条件下，尽管存在能量和动量积聚，超爱丁顿吸积仍可维持。

提出的方法

• 使用广义相对论流体动力学和能量/动量守恒原理分析吸积流动力学。
• 考虑从远低于到远高于爱丁顿极限的吸积率，识别出不同的吸积模式。
• 应用辐射效率和能量传输的理论模型，评估风在何时成为必要条件。
• 评估黑洞自旋通过Blandford-Znajek机制在驱动相对论性喷流中的作用。
• 比较吸积流中热辐射与非热辐射机制，特别是在高吸积率状态下。
• 使用分析论证和物理直觉而非数值模拟来推导关键结论。

实验结果

研究问题

• RQ1 相对于爱丁顿极限，吸积率范围内的不同吸积模式是什么？
• RQ2 当辐射冷却效率低下时，质量损失通过风在何种条件下成为维持吸积的必要条件？
• RQ3 黑洞自旋如何影响吸积系统中相对论性喷流的形成？
• RQ4 在超爱丁顿吸积中，什么决定了非热辐射相对于热辐射的相对重要性？
• RQ5 什么物理机制调控了相对论性吸积流中的能量和角动量输运？

主要发现

• 在远高于爱丁顿极限的吸积率下，必须依靠强风将过剩的质量、角动量和能量排出。
• 当辐射冷却效率低下时，风可能成为防止能量失控积聚并维持吸积稳定性的必要条件。
• 黑洞自旋在通过Blandford-Znajek机制实现喷流形成中起着关键作用。
• 高自旋和高效能量提取有利于在极端吸积状态下使非热辐射主导于热辐射。
• 吸积模式之间的转变由辐射效率、风喷射与自旋驱动喷流功率之间的相互作用所决定。
• 只有当质量与动量通过喷流被高效排出时，超爱丁顿吸积才能维持，而不仅仅依赖辐射。