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 .     

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。     

黑洞磁化薄吸积盘的热稳定性

首先回顾了吸积盘理论产生的背景和研究概况.自从1991年Balbus和Hawley揭示了磁转动不稳定性(MRI)在较差转动流体系统中的重要性之后,磁场逐渐成为吸积盘理论研究所不可回避的成分.因此在标准薄盘模型的框架下,引入了环向磁场.假设在热扰动发生的时标内局部环向磁通量守恒,具体分析了当环向磁场参与到吸积盘垂向流体静力学平衡以及粘滞产热等过程之后,对盘的热稳定性所产生的影响.结果显示:当磁压在总压强中所占比例高于24%时,对任意的吸积率吸积盘都将呈现出热稳定性.这一结果有别于传统薄盘在辐射压主导情况下是热不稳定的结论,可以用于解释部分高光度X射线双星系统中缺少相应光变的观测事实,以及有助于理解近年来磁化吸积盘数值模拟中的一些结果.     

正则静态黑洞的薄吸积盘

依照Penrose的宇宙检察猜想,自然界不存在裸奇性.所以,值得进一步考虑的是自然界根本不存在奇性.讨论了没有奇点的正则黑洞,并研究史瓦西黑洞和正则黑洞在天体物理学中的区别.研究围绕正则黑洞的薄吸积盘,比较了不同正则黑洞之间薄吸积盘的能量通量,辐射温度和吸积效率.结果显示,正则黑洞薄吸积盘内的相互作用比史瓦西的更加强.此外,随着正则黑洞质量不断地减少,薄吸积盘会更有效地消耗能量.这些特征提供了一种区分出正则黑洞的可能性.     

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.     

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.     

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．     

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.     

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.     

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。     

匀加速动态黑洞的事件视界

用Ｙｏｒｋ建议的方法给出了匀加速动态黑洞的事件视黑的Ｒｉｎｄｌｅｒ视界,讨论了黑洞的事件视界与Ｒｉｎｄｌｅｒ视界接触时的情况。２个视界接触点的温度降到零,而在黑洞的相反极点,Ｈａｗｋｉｎｇ温度迅速上升。     

视界邻域的几何与黑洞熵

视界领域的时空具有类似Ｒｉｎｄｌｅｒ度规的几何结构,从这个背景下的场方程出发,利用ｂｒｉｃｋ－ｗａｌｌ方法分别计算了标量场和Ｄｉｒａｃ场的熵,很自然地得到熵与面只与正比的结果,这一结果适用于一大类黑洞,还讨论了极端黑洞熵,指出拓扑熵只有经典意义而不是量子的观点。     

计算辐射黑洞视界位置和温度的新方法

我们在研究黑洞反作用问题的过程中,找到了一个切实可行的精确计算辐射黑洞事件视界位置及温度的有效方法。此方法不仅适用于球对称黑洞,而且适用于各种非球对称、非渐近平直的黑洞和宇宙视界,并原则上可用于强辐射情况。有关计算将陆续发表。本文以 Vaidya 黑洞为例介绍这一方法,得到了事件视界位置和温度的精确值。在一级近似下,与前人的结果复合得很好。此方法的核心,是要求用 Tortoise 坐标表述的粒子     

黑洞在超辐射散射中物理特性分析

以超辐射散射为模型,计算了黑洞辐射的能量、能层中能量的最大值以及在辐射过程中黑洞热力学参量的变化等。     

准静态史瓦西黑洞的蒸发

研究了准静态史瓦西黑洞的热辐射，在准静态过程中，史瓦西黑洞的视界面分裂为２个，因此所采用的乌龟坐标变换和解析延拓方法，不同于超臆受丁顿坐标描述的动态黑洞，准静态史瓦西黑洞的霍金辐射温度可以回到熟知的静态情况。     

K-N-K黑洞视界极点处二级无限小邻域的度规

利用极限法得到了Kerr-Newman-Kasuya(K-N-K)黑洞视界极点处二级无限小邻域的度规,并证明这个时空度规是以常角速度转动的 Rindler度规.     

荷电黑洞视界附近的量子热效应和普朗克绝对熵

基于严格求解Dirac方程,全面研究了双视界面黑洞内、外视界附近的量子热效应,特别是考虑到黑洞内视界的Hawking吸收后,成功的给出了荷电黑洞的普郎克绝对熵.     

K-N黑洞视界极点处二级无限小邻域的度规

利用极限方法得到了Ｋｅｒｒ－Ｎｅｗｍａｎ（Ｋ－Ｎ）黑洞视界极点处二级无限小领域的时空度规,并且证明这个时空度规是以常角速度转动的Ｒｉｎｄｌｅｒ度规。     

无限大R—N黑洞视界无限小邻域的时空结构

用极限方法得到无限大Ｒｅｉｓｓｎｅｔ－Ｎｏｒｄｓｔｒｏｍ（Ｒ－Ｎ）黑洞视界无限小领域域的时空重视，并证明这个度规是质量为零的真空Ｃ度规，也就是Ｒｉｎｄｌｅｒ度规。     

黑洞引力透镜的可观测性

通过分析黑洞引力透镜现象的特征,讨论黑洞的可观测性.在像的分离角小于最小分辨角的情况下,视亮度随像的级数的增加而指数衰减.若存在角直径可分辨,且足够大质量的黑洞,在某种条件下,可产生时间延迟.这样就使运动光源产生的相邻级数的像分开,从而达到可观测的效果.