活动星系核喷流洛伦兹因子系统差异与吸积模式的关联机制

《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》：Are jet speeds governed by accretion modes?

　　

摘要

在恒星级质量黑洞X射线双星系统（BHXRBs）和活动星系核（AGNs）中都观察到了相对论性喷流，但它们的整体洛伦兹因子存在系统性差异：BHXRBs中的喷流洛伦兹因子通常低于约2，而AGNs中的喷流洛伦兹因子可以达到约50。这种差异的起源仍不清楚。通过对文献的梳理，我们选取了333个喷流运动参数测量准确的AGNs作为样本，包括270个类星体、47个BL Lac天体、10个FR I型和6个FR II型星系。研究发现，类星体/FR II型天体的整体洛伦兹因子最小，范围在1.0到41.5之间，平均值为11.5（中值为9.5）。相比之下，BL Lac天体/FR I型天体的喷流洛伦兹因子约为1.0–21.9，平均值为4.2（中值为1.5）。这些数值，尤其是中值，与BHXRBs的数值非常相似，表明喷流速度与吸积方式之间存在很强的关联。由磁场驱动的喷流的洛伦兹因子主要取决于喷流基部处磁压力与静止质量能量密度的比值。在BL Lacs/FR Is/BHXRBs中，磁场由受对流支配的吸积流（ADAF）维持，喷流中的气体是由ADAF表面的磁场推动形成的；而在类星体/FRIIs中，磁场由盘面维持，喷流基部则与日冕相连。我们的模型计算表明，盘面的磁场强度始终大于ADAF的磁场强度，因此导致喷流洛伦兹因子（Γ_jet）更大，这可以解释这两种类型天体之间喷流洛伦兹因子的系统差异。