普遍认为,活动星系核(AGN)吸积盘内存在大量恒星与致密天体,它们要么源自俘获,要么在盘内形成。大质量恒星坍缩或致密天体并合可能产生喷流;当喷流穿透吸积盘时,其释放的电磁辐射可被观测到。这类辐射多为热辐射,表现为光学、紫外或X射线耀发,持续数小时至数十天,光度约为1040-1046 erg/s。然而,目前仅有ZTF19abanrhr、GRB 191019A等少数疑似观测事例,尚未发现AGN吸积盘内恒星尺度爆发现象的确切观测证据。受限于观测样本匮乏,各类理论模型所预言的多种辐射特征均无法被排除。
吸积盘环境会显著影响这类辐射的特性,其中盘磁场因素尤其不容忽视。然而,以往研究大多基于Sirko等(2003)或Thompson等(2005)所提出的未考虑磁场的吸积盘模型。近年来,磁囚禁吸积盘(MAD)模型已得到大量数值模拟和观测的充分验证。为此,我们在MAD框架下,研究了吸积盘磁场对喷流传播及突破辐射的影响。所采用的喷流–茧模型纳入了磁压与磁重联导致的磁能耗散效应。研究发现,磁压可抑制茧层侧向膨胀,改善喷流准直性,提高喷流头部在突破位置的速度(图1左),并缩短突破时间(图1右)。此外,还发现磁压效应在喷流功率较低时表现得更为显著。该结果表明,吸积盘磁场可能有助于AGN磁囚禁吸积盘中由双黑洞并合产生的低功率喷流实现突破;同时,其引力波信号与后续电磁信号之间的时间间隔可能受到盘磁场环境的影响。
相关成果已被The Astrophysical Journal接受发表。论文第一作者为南宁学院黄保全博士(原厦门大学博士、博士后),通讯作者为厦门大学天文学系刘彤教授,合作者为湘潭大学张建福教授。该研究得到国家自然科学基金等项目支持。
图1 左:显示不同中心超大质量黑洞质量下,喷流头在突破位置的速度随喷流功率的变化;灰色点线标示βh,b=0.5。右:显示喷流突破时间随喷流功率的变化。两子图中实线和虚线分别表示考虑和不考虑盘磁场效应的结果。
论文链接:http://arxiv.org/abs/2608.09284