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。     

史瓦西黑洞外中微子主导吸积盘的质量

选取2005年1月—2016年12月期间具有X射线余辉观测的16个γ射线暴的短暴数据样本,估算史瓦西黑洞外中微子主导吸积盘的质量,发现大部分盘的质量远大于模拟的最大值。这个结果表明,短暴要求更大质量的吸积盘,即史瓦西黑洞的吸积不足以提供多数短暴能量,短暴爆发所需要的能量可能需要黑洞的自旋或其他的电磁动力学过程来提供。     

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 .     

短暴对应中微子主导吸积盘的盘质量

短暴最有可能起源于双致密星并合.因为这种情形产生的吸积盘较小,持续时间可以和短暴的持续时标相当.模拟结果显示,双星并合产生的吸积盘质量远低于双星质量的总和.本文利用现有的观测数据,估算了恒星级黑洞周围中微子主导吸积盘的质量.结果显示,短暴吸积盘质量的估算主要取决于它的喷流能量和张角及黑洞的质量和自旋.一些短暴要求具有很大质量的吸积盘,这个数值已经达到甚至超过了模拟的最大值.我们认为,可能存在其他的电磁动力学过程或者其他的机制可以提高中微子辐射效率,从而提供短暴爆发所需要的能量.     

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级,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;对于临办厚盘,ｒＨ抚增后减;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。     

磁场从黑洞吸积盘提取能量的解析模型

提出了一种磁场提取黑洞吸积盘能量的解析模型,其中涉及到3种能量机制: (1) Blandford-Znajek (BZ)与连接黑洞与天体物理负载的开放磁力线有关, (2) 磁耦合(MC)过程与连接黑洞与盘负载的闭合磁力线有关, (3) DL过程与连接吸积盘与天体物理负载的开放磁力线有关.利用等效电路导出上述能量机制的电磁功率和力矩表达式.此外还讨论了这个模型潜在的天体物理应用.     

星系中心大黑洞的宇宙学演化

在冷暗物质晕等级成团宇宙学模型中,伴随着暗物质晕并合,星系中心黑洞也断地并合和增长.于展Press-Schechter公式（EPS）我们编写了一自适应时间长Monte Carlo程序,重构了表征暗物质晕等级成团并合树.在成功地建立了黑洞和暗物质晕宇宙学演化模型后,我们通过引入直接吸积（包标准薄盘吸积和磁流体力学吸积）和随吸积两类黑洞吸积模式,论了黑洞自旋和质量宇宙学演化.通过与观测到AGN光度函数比较,我们发现黑洞通过磁流体力学吸积模式增长,与观测符合最好.于以上理论框架,我们还研究了双大质量黑洞演化,发现双黑洞通过共转气体吸积盘吸积对双黑洞质量比分存在显著影响.     

超爱丁顿吸积盘的临界光度

Slim盘是一类光学厚、几何厚度可以和半径相当的径移主导吸积盘,广泛应用于解释超爱丁顿吸积的观测现象.超爱丁顿吸积流的数字模拟显示外流的存在,意味着盘上只有一小部分的气体被黑洞吞入.本文在研究Slim盘的时候,垂向采用准确的引力作用,计算结果显示吸积盘的垂向存在引力的上限,吸积盘的外部区域存在吸积率上限,该上限值随半径的变化而变化.该结果表明,在超爱丁顿吸积的情况下,只有盘的内部区域可能以Slim盘的形式存在,而外部区域需要通过某种机制损失物质,这种机制很可能就是外流,这个结果与数值模拟的结果相符.最后,本文拟合了盘光度L/L disk Edd随无量纲化吸积率m的变化曲线,得到盘光度与吸积率关系的解析表达式.     

标准薄盘径移速度对谱线轮廓影响研究

 在考虑标准薄盘流体元径移速度的情况下,推导出Kerr黑洞附近吸积盘的观测谱线流量的一般计算式.利用光子追踪法,计算不同参数条件下薄吸积盘的谱线轮廓,通过比较考虑径移速度vr和忽略径移速度vr=0两种情况下吸积盘的谱线轮廓,得出在多数情况下,径移速度对谱线流量的影响是不可忽略的.     

BL Lac 1727+502的研究

用吸积盘和同步加速辐射模型分析了BLLac天体1727 502的IR-Optical-UV波段的同时观测教据.预言了1727 502中心存在黑洞,将黑体辐射谱和f=v-a谱迭加所得辐射谱与1727 502的实际辐射谱基本一致,并由此得到吸积盘的温度大约20 000 K.若假设吸积率M=10-3M⊙/yr,则中心黑洞质量M8≈4.94.     

二维黑洞Cauchy视界的奇性

利用Ｈｅｌｌｉｗｅｌｌ和Ｋｏｎｋｏｗｓｋｉ提出的关于黑洞Ｃａｕｃｈｙ神界的奇性猜测，研究了１＋１维带电的膨胀的黑洞，作者预告，对于入射的零质量法埃的情况１＋１维带电的膨胀子黑洞的Ｃａｕｃｈｙ神界将出现非标曲率奇性。强宇宙监督原理在这种情况下仍然成立。     

吸积盘中心黑洞的熵变与 B-Z 过程

分别在薄盘和厚盘两种情况下,详细讨论了纯吸积过程和Ｂ－Ｚ过程中吸积盘中心黑洞的熵变．结果表明,中心黑洞各参量在Ｂ－Ｚ过程中的变化率与在纯吸积过程中的变化率之差与盘结构无关,而且与Ｂ－Ｚ过程的辐射功率成正比．在Ｂ－Ｚ过程中黑洞熵的变化率总是大于纯吸积过程中黑洞熵的变化率,二者之差来自中心黑洞延伸视界上的耗散功率．此外,还讨论了黑洞热力学定律在上述盘吸积过程中的有效性．     

磁化黑洞吸积盘的统一模型及其放能效率

阐述了一种包括三种放能机制在内的磁化黑洞吸积盘的统一模型，在广义相对论框架中导出满足Max-well方程的磁耦合映射关系，在黑洞基本演化方程的基础上得出描述黑洞演化状态的特征函数，分析了黑洞自转参量演化的平衡点及特征，讨论了统一模型的各参量对磁化黑洞吸积盘放能效率的影响，计算表明，在黑洞视界面磁压满足冲压平衡条件下，黑洞吸积盘的最大放能效率可达44.5%。     

Schwarzschild黑洞视界表面能公式

本文指出,由于S.B.H是一个单参量M的系统,通常的表面能热力学公式不适用于视界.在引入视界能量E_H=aM后,系数a是视界与奇点相互作用相关的参量,文中得到更为合理的S.B.H视界表面能公式.     

Event-horizon-scale structure in the supermassive black hole candidate at the Galactic Centre

The cores of most galaxies are thought to harbour supermassive black holes, which power galactic nuclei by converting the gravitational energy of accreting matter into radiation. Sagittarius A* (Sgr A*), the compact source of radio, infrared and X-ray emission at the centre of the Milky Way, is the closest example of this phenomenon, with an estimated black hole mass that is 4,000,000 times that of the Sun. A long-standing astronomical goal is to resolve structures in the innermost accretion flow surrounding Sgr A*, where strong gravitational fields will distort the appearance of radiation emitted near the black hole. Radio observations at wavelengths of 3.5 mm and 7 mm have detected intrinsic structure in Sgr A*, but the spatial resolution of observations at these wavelengths is limited by interstellar scattering. Here we report observations at a wavelength of 1.3 mm that set a size of 37(+16)(-10) microarcseconds on the intrinsic diameter of Sgr A*. This is less than the expected apparent size of the event horizon of the presumed black hole, suggesting that the bulk of Sgr A* emission may not be centred on the black hole, but arises in the surrounding accretion flow.     

两类Seyfert星系的黑洞质量与吸积率

收集了89个Seyfert星系样本,利用反响映射法和恒星弥散速度法计算了Seyfert星系的黑洞质量,分别研究了Seyfert 1和Seyfert 2星系的黑洞质量与吸积率、热光度和红移之间的相关性,结果发现Seyfert 1星系的黑洞质量与吸积率、热光度和红移之间具有强相关性,Seyfert 2星系的黑洞质量与吸积率之间具有弱的负相关性,与热光度和红移之间具有弱相关性.两类Seyfert星系的区别除了源于吸积盘倾角不同外,还可能与星系的环境、演化和星系核的活动有关.     

A gas cloud on its way towards the supermassive black hole at the Galactic Centre

Measurements of stellar orbits provide compelling evidence that the compact radio source Sagittarius A* at the Galactic Centre is a black hole four million times the mass of the Sun. With the exception of modest X-ray and infrared flares, Sgr A* is surprisingly faint, suggesting that the accretion rate and radiation efficiency near the event horizon are currently very low. Here we report the presence of a dense gas cloud approximately three times the mass of Earth that is falling into the accretion zone of Sgr A*. Our observations tightly constrain the cloud's orbit to be highly eccentric, with an innermost radius of approach of only ～3,100 times the event horizon that will be reached in 2013. Over the past three years the cloud has begun to disrupt, probably mainly through tidal shearing arising from the black hole's gravitational force. The cloud's dynamic evolution and radiation in the next few years will probe the properties of the accretion flow and the feeding processes of the supermassive black hole. The kilo-electronvolt X-ray emission of Sgr A* may brighten significantly when the cloud reaches pericentre. There may also be a giant radiation flare several years from now if the cloud breaks up and its fragments feed gas into the central accretion zone.