黑洞双星高频准周期振荡3∶2∶1频率比的理想模型(英文)

在Blandford-Znajek(BZ)过程和非轴对称磁场的磁耦合(MC)过程共存模型的基础上解释了黑洞双星XTE J1550-564令人困惑的高频准周期振荡(HFQPO)的3∶2∶1频率比.结果表明:高频准周期振荡中的两个频率可以用MC过程导致的两个旋转热斑来拟合,另外一个高频准周期振荡频率与BZ过程产生的磁热斑有关.进一步地,讨论了与黑洞双星XTEJ1550-564高频准周期振荡、喷流以及态转变相关的天体物理环境.     

费米耀变体喷流功率与黑洞质量的相关性研究

喷流的形成与黑洞密不可分,讨论黑洞质量与喷流功率的关系有助于研究喷流的形成与结构.从文献资料中收集了70个耀变体源,包括35个蝎虎天体(BL Lacs),35个平谱射电类星体(FSRQs).通过样本数据分别研究两类耀变体黑洞质量与喷流功率的相关性.研究结果表明,去除集束效应后,平谱射电类星体的黑洞质量与喷流功率具有强相关性,而蝎虎天体的黑洞质量与喷流功率的相关性很弱.黑洞质量对黑洞喷流的形成具有主导作用.这些研究结果与其他方法获得的结果是一致的.     

开放型大尺度磁场对黑洞吸积盘过渡区能量的提取

在黑洞磁层理论的基础上,利用改进的等效电路方法推导出黑洞吸积盘过渡区的喷流功率的表达式(简称TL功率),并进一步比较TL与BZ、DL功率的相对重要性,结果表明:对于低自转黑洞,TL功率比BZ、DL功率明显占优势.此外,利用该文提出的模型获得的TL功率能很好地拟合两个3CRFRI射电星系的强喷流功率.     

黑洞吸积盘中磁场的放大及黑洞双星的谱态转变

详细讨论了吸积盘中的磁场放大过程-dynamo(发电机)机制,并利用dynamo机制拟合黑洞双星谱态转变的时标.在磁场没有被放大之前,经典薄盘对应的谱态是热态,当大尺度磁场形成之后,经典薄盘演化为磁化吸积盘,其对应的谱态演化为陡幂律(SPL)态.     

X射线脉冲星的理论研究

详细介绍了中子星的吸积以及密近双星的演化。Ｌｉｐｕｎｏｖ等讨论了在密近双星的演化中形成射电脉冲星与黑洞组成的双星的可能性，结论是在大约７００个射电脉冲星中，至少应当发现一个位于脉冲星与黑洞组成的双星系统。     

检测黑洞双星的自转

基于旋转黑洞能量提取的两种机制,Blandford-Znajek(BZ)和magnetic coupling(MC)的共存模型,提出计算黑洞自转的一种新方法.利用该方法计算了既有射电喷流又有高频准周期振荡的黑洞双星的自转,发现其中心是一个与吸积盘旋转方向相同的快转黑洞,且黑洞自转范围很窄.该方法得到的计算结果与其他方法得到的结果很接近.     

活动星系核吸积盘辐射的研究

在标准吸积盘辐射模型的基础上,考虑了不同的质量吸积率、不同的无量纲旋转参数a(中心黑洞为克尔黑洞)、最小稳定轨道半径处存在的约束(产生一个矩)和吸积盘表面磁场的存在(喷流辐射与吸积盘辐射之间存在一定的耦合)对吸积盘辐射的影响。结果表明,中心黑洞为正旋转的克尔黑洞比史瓦西黑洞辐射的峰值及峰值频率大,负旋转的克尔黑洞比史瓦西黑洞辐射的峰值及峰值频率小,质量吸积率越大峰值和峰值频率变大,无量纲黑洞旋转参数a越大峰值与峰值频率越大,喷流辐射能量和吸积盘辐射能量之比越大峰值和峰值频率越小,辐射效率越大峰值和峰值频率越大。     

Blandford_Znajek过程的相对重要性

给出了Blandford_Znajek（BZ）过程的喷流功率和来自于吸积盘内区喷流功率的解析表达式，并对两者的功率和力矩大小作了比较分析。结果表明当黑洞自转不特别大的情况下，来自于吸积盘内区的喷流功率明显大于来自于旋转黑洞的BZ功率     

天鹅座X-1中的恒星级黑洞的新测量

对恒星级黑洞的研究是当前天体物理学最重要的课题之一.过去几十年,天文学家通过对X射线双星的观测与来自双黑洞并合产生的引力波信号,确定了一些恒星级黑洞并确定了它们的一些物理性质.最近,一个团队重新测定了X射线双星天鹅座X-1的精确距离,并在此基础上确定了其中的黑洞V1357 Cyg的质量、自转及其他重要性质.这项新的研究表明V1357 Cyg的质量为(21.2±2.2) M_⊙,是截至目前被发现的质量最大的位于X射线双星中的黑洞.它的质量挑战了当前的大质量双星演化模型.未来对类似的位于X射线双星中的黑洞的精确测量将进一步加深人们对恒星演化模型与恒星级黑洞物理性质的理解.     

M87的TeV辐射光变

2005年第一次在M87中观测到TeV辐射爆发,分析表明TeV爆发的光变时标非常短且相对孤立.M87的喷流的视向倾角较大(～30?),是银河系外观测到的第一个非blazar类TeV源,这暗示着新的产生TeV辐射过程.考虑到TeV源有可能是产生于黑洞吸积盘上的等离子体云团,刚诞生的时候可能围绕中心黑洞作开普勒运动,本文在完全广义相对论框架下计算了这种情况下TeV辐射的光变.模型中不仅考虑了TeV源作开普勒运动的效应,还计算了轨道上不同点发出的TeV光子在到达无穷远处观测者的过程中被来自吸积盘上的软光子吸收的光深差异.计算表明TeV源的光变主要由不同轨道上的TeV光子的光深变化主导,TeV源作开普勒运动的效应基本可以忽略.在TeV源距离黑洞比较近的时候,随着黑洞自旋的增大光深显著减小,在黑洞自旋为零时,光深变化曲线明显不对称,TeV源越靠近黑洞这些效应越显著.     

热吸积流研究的新进展

简要回顾了吸积盘理论发展的有关情况，着重反映热吸积流研究领域所取得的一些最新进展。     

外赋AGB星星风吸积的轨道参量变化方程

用整个系统的角动量守恒条件代替切向动量守恒条件,将星风吸积与盘吸积两种质量吸积一起来,考虑双星系统的轨道偏心率ｅ的二次以上的高次项,重新推导了吸积质量及轨道参量变化方程。     

反常粘滞吸积薄盘的稳定结构

根据描述吸积盘的流体动力学方程,给出无磁场情况下的质量、动量和能量守恒方程。在所给定方程的基础上,利用新的反常粘滞计算了黑洞周围吸积盘内区的结构。数值结果表明盘内区的气体不是做开普勒旋转,温度随吸积率变化比较明显,在M=10M_⊙,M ^.=100M ^._E的情况下,吸积盘的最大温度可达到3.35×10⁷K。 同时文中也给出了面密度和径向速度的分布规律。     

二阶引力理论中宇宙弦的吸积

本文利用非线性二次引力理论，讨论了定壳弦在运动的时的吸积问题，与爱因斯坦引力理论的情况相比较，有一个高介吸收物质的作用。     

有限温度整体宇宙弦的引力场及其物质的吸积

本文讨论了有限温度整体宇宙弦的引力场及其物质的吸积，以及在有限温度运动整体宇宙弦对吸积物质的影响其结果与零温整体宇宙弦的性质有区别。     

核心坍缩超新星中心黑洞超吸积在星系尺度上的贡献

核心坍缩超新星(Core-Collapse Supernova,CCSN)是大质量恒星演化末期的爆发现象,产生了宇宙中大多数的中子星和恒星级黑洞等致密天体.爆发可能伴随着强磁场中子星或黑洞超吸积引发的剧烈长时标伽马射线暴.CCSN还被认为是宇宙重元素的主要来源之一.本综述介绍了我们近期对CCSN中心黑洞超吸积过程的系列研究成果,主要包括研究了大质量星系中心附近伽马射线暴余辉阶段,因大量暗物质粒子湮灭电子注入而引发的光变和能谱的形态变化,探讨了其作为暗物质探测手段的可能性;研究了坍缩星框架下,中微子主导吸积流外流对核合成的贡献,及对太阳临近空间、(活动)星系等化学组分和演化的影响;最后,从数值模拟角度讨论了CCSN起源的致密天体质量分布,给出了低质量间隙可能起源于CCSN爆发能量分布的结论.     

SU UMa-type矮新星及其研究

介绍了SUUMa-type矮新星可见光光变曲线特性，综述了近期的观测成果以及激变变星光变的物理根源－－SUUMa-type吸积盘模型及最新的研究成果，并介绍了笔者在该领域所做的一些工作。     

黑洞吸积盘径向参量的演化

利用黑洞吸积盘演化的基本方程组 ,在纯吸积情况下 ,求得了薄、厚吸积盘及一般厚吸积盘的黑洞视界半径rH的演化方程 .证实了中心黑洞与吸积盘相互影响的基本性质 ,并得到一些新的结果 .黑洞视界半径rH演化并非完全单调 ,其演化特性与吸积盘的类型有关 :对于薄盘 ,rH单调递增 ;对于临界厚盘 ,rH先增后减 ;对于一般厚盘 ,rH先增后减再递增 .还讨论了吸积盘内边缘与黑洞视界间隔的演化 .     

弱磁化等温吸积盘脉动不稳定性

在不引入粘滞律的条件下详细讨论了弱磁化等温吸积盘对各种扰动形式所表现的不稳定性．结果表明,径向扰动能与环向扰动和垂向扰动相耦合,产生不同类型的脉动不稳定振荡模式．这些结果不仅对进一步理解脉动不稳定性与活动天体的光变现象的联系有理论意义,而且在某种程度上对Ｂａｌｂｕｓ和Ｈａｗｌｅｙ等人提出的弱磁场与吸积盘中湍流粘滞有关联的解释是一种支持与补充．     

Ba星系统的星风吸积及污染因子

用整个系统的角动量守恒条件代替切向动量守恒条件,且δr ≠ 0,考虑轨道偏心率的高次项,推导了星风吸积质量及轨道参量变化方程.在此基础上计算了 Ba星系统在星风吸积过程中吸积的物质量和轨道参量的变化,并讨论了影响Ba星污染因子的 因素.