相對論噴流中的等離子體動力學與黑洞吸積流

2020-11-22 上海交通大學新聞網

Yosuke Mizuno obtained a PhD in astrophysics with a thesis on general relativistic magnetohydrodynamic simulations of collapsar as a central engine of gamma-ray bursts. Since April 2004, he was a postdoc at Department of Astronomy, Kyoto University, Japan (2004-05), NASA postdoctoral program fellow at NASA Marshall space flight center, USA (2005-08), research scientist at University of Alabama in Huntsville, USA (2008-11), and assistant research scholar at National Tsing Hua University (2011-2014). From October 2014, he is a research associate at Institute for Theoretical Physics, Goethe University Frankfurt, Germany. He is a Theory & Simulation Working Group coordinator (2017-present) on Event Horizon Telescope collaboration. He has worked on relativistic astrophysics, black hole astrophysics, plasma astrophysics, and high-energy astrophysics by using numerical simulations. The research  is black hole, active galactic nuclei, gamma-ray bursts, astrophysical jets, and accretion flow. The research area is covered fundamental plasma physics including shocks, instabilities, turbulence, magnetic reconnection and particle acceleration. Recently he has also studied theory of gravity via black hole shadow.

產生和加速相對論噴流，以及維持相對論噴流從吸積流進入到黑洞的準直結構的最有希望的機制涉及磁流體動力學（MHD）過程。我們通過廣義相對論磁流體動力學模擬研究了磁場在相對論噴流和黑洞吸積流中的作用。我們發現，包含螺旋磁場的相對論噴流會因為一種流驅動的扭結不穩定性而不穩定，這導致相對論噴流中出現螺旋扭曲的結構，並在磁重聯過程中耗散噴流的磁能。我們發現過壓下相對論噴流會產生一系列穩定再準直衝擊和稀鬆結構，這些結構對應於相對論噴流中觀察到的穩定發射成分。報告中還介紹了我們新的3D AMR-GRMHD程序BHAC及其在黑洞吸積流進入黑洞過程中的應用，以捕捉黑洞的觀測特徵，即EHT項目和VLBI項目觀測到的所謂黑洞陰影。

The most promising mechanisms for producing and accelerating relativistic jets, and maintaining collimated structure of relativistic jets from accretion flows onto black holes involve magnetohydrodynamical (MHD) processes. We have investigated the role of magnetic field in relativistic jets and accretion flows onto black hole via general-relativistic MHD simulations. I found that relativistic jets involving helical magnetic field are unstable via a current-driven kink instability, which leads to helically distorted structure in relativistic jets and dissipates the jet's magnetic energy through magnetic reconnection. I found that an over-pressured relativistic jet leads to the generation of a series of stationary recollimation shocks and rarefaction structures which corresponds to stationary emission components observed in relativistic jets. I also present our new 3D AMR-GRMHD code BHAC and its application to black-hole accretion flows onto a black hole to capture the observational signatures of a black-hole, so-called black hole shadow observed by EHT and future space VLBI.

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