Injection of leptonic matter above accreting black holes

Abstract

El origen de la materia de los jets relativistas lanzados por agujeros negros es desconocido. En este trabajo establecemos un modelo de inyección de materia leptónica sobre agujeros negros acretantes basado en cascadas electromagnéticas. El modelo supone la existencia de un gap electrostático: una región de aceleración de partículas a muy altas energías en la zona polar de la magnetosfera del agujero negro. Calculamos la emisión gamma allí producida debido a las interacciones de las partículas aceleradas con el campo magnético y el campo de radiación del disco de acreción. Esos rayos gamma, al propagarse con el flujo de Poynting lanzado por la ergosfera del agujero, dan lugar a las cascadas electromagnéticas que finalmente cargan el flujo de materia y reducen su magnetización. Por ´ultimo, simulamos las cascadas con un código Monte Carlo y calculamos el decaimiento de la magnetización a lo largo del jet.

The origin of matter in black hole-driven relativistic jets is unknown. In this work we set up a leptonic matter injection model above accreting black holes based on electromagnetic cascades. The model assumes the existence of an electrostatic gap: a high energy particle acceleration region in the polar zone of the black hole magnetosphere. We calculate the gamma emission produced therein through the interactions of the accelerated particles with the magnetic field and the radiation field of the accretion disk. Those gamma rays propagate through the Poynting flux launched by the hole’s ergosphere and trigger the electromagnetic cascades which eventually load the flux with matter and reduce its magnetization. Finally, we simulate the cascades in detail using a Monte Carlo code and calculate the magnetization along the jet.