천문·천체물리
회전하는 블랙홀로 떨어지는 유한 각운동량 플라즈마의 무충돌 강착 — 첫 완전 운동론적 시뮬레이션
M87*와 궁수자리 A*(Sgr A*) 같은 저광도 활동성 은하핵의 강착원반은 희박하고 무충돌 상태여서 기존의 이상적 자기유체역학(MHD) 근사가 적용되지 않을 수 있다. 연구진은 플라즈마가 처음부터 유한한 각운동량을 갖는 조건에서, 축대칭 경우에 초점을 맞춘 완전 운동론적(fully kinetic) 강착 시뮬레이션을 처음으로 수행했다. 그 결과 강착 흐름은 이상적 MHD의 자기구속원반(MAD) 영역과 매우 유사하게 거동했으며, MAD의 특징인 자기 플럭스 포화와 분출 현상이 반복적으로 재현됐다. 이러한 유체 모델과의 유사성은 원반 내 압력 비등방성을 조절하는 운동론적 불안정성 덕분에 각운동량 전달에서 유체 항이 지배적으로 작용한 데 주로 기인한다고 연구진은 설명했다. 또한 제트 깔때기 영역으로의 물질 공급을 살펴본 결과 강착 물질이 효율적으로 침투하지 못했으며, 이는 블랜드퍼드-즈나예크(Blandford-Znajek) 과정을 유지하려면 쌍생성 방전이 필요할 수 있음을 시사한다.
arXiv astro-ph.HE (고에너지)