吸积致密双星

本书是1989年10月在美国新墨西哥州三塔菲举办的“第11次北美灾变和低质量X射线双星的会议”的报告文集。内容丰富，覆盖了低质量中子星和黑洞、双星的观测和理论、磁和非磁白矮星双星、瞬时X射线源、新星和双脉冲星。     

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.     

超致密X射线双星引力波辐射

超简并X射线源由中子星和充满洛希瓣的白矮星双星组成,该类双星系统轨道周期极短(约小于80 min).对此类双星系统的数值计算表明其在演化过程中可以产生强引力波辐射.以目前观测到的最短轨道周期超简并X射线源4U 1820-30为例,我们模拟了该双星系统的轨道和质量演化,发现物质交流稳定性判据建议该系统曾经经历过非稳定的物质交流,该系统的引力波辐射频率变化在10~(-5) a~(-1)的量级.通过比较不同质量双星的轨道周期和引力波频率随时间的演化,我们提出可以通过测量引力波频率变化的方法来研究此类双星星族的演化过程,也可以通过该方法来搜寻较大质量短轨道周期黑洞白矮星等双星系统.     

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。     

黑洞双星低硬态与喷流成协的模型

提出了黑洞双星与准稳态喷流成协的低硬态模型.把盘冕模型与束缚在盘的磁补丁的开磁力线结合起来,拟合了5个黑洞双星低硬态的谱型;通过调节吸积率和盘冕的外边界和数值计算,验证了处于低硬态的黑洞双星的喷流功率和X射线光度的关系.     

X射线脉冲星的观测事实

综述有关Ｘ射线脉冲星的基本观测事实及最新进展,涉及双星、中子星及强磁场等方面的观测证据。并介绍了中子星及其伴星质量的测定。     

引力坍缩的抗衡力

爱因斯坦场方程有无限坍缩的解存在.当恒星质量超过中子星质量上限时,简并中子压不能抵抗引力坍缩.如果在恒星演化过程有磁应力来支撑引力,超过中子星质量上限的大质量中子星则不致于坍缩成黑洞.     

双致密星引力波源的形成

迄今为止,aLIGO/Virgo共探测到5次恒星级双黑洞并合和1次双中子星并合发出的引力波信号,宣布了引力波时代的全面到来.双白矮星的绕转和并合产生的引力波信号则是未来空间引力波探测器的主要探测目标.双星演化是这些双致密星形成的主要途径.本文从恒星演化出发,对这些双致密星引力波源的形成图像和面临的不确定性进行系统地介绍.这些不确定性主要来自大质量恒星星风、恒星后期演化、超新星爆发、双星演化的基本过程等.     

X射线和射电的暂现源

X射线和射电的暂现源可能是一个密近双星体系,子星A具有弱磁场,子星B为中子星。当子星A的物质抛射率大大增强时,子星B的吸积率也相应地大大增强而引起X射线耀;如果子星A同时抛出相对论性电子,它们在子星A的磁场中将产生同步加速辐射,因而同时出现射电耀。     

宇宙大灾变爆炸星、黑洞及宇宙测绘

这是一本非常优秀的天文科普书籍，源于作者在大学开讲多年的公共入门课程，深入浅出地讲述了当代天文学和宇宙研究中非常吸引人的一些话题。内容远不止书名所涵指的超新星、伽玛射线暴等恒星爆炸现象，还有对恒星及双星的演化、吸积盘、白矮星、中子星、黑洞、宇宙加速膨胀等相关天文现象以及背后的物理所做的全面而清晰的阐述，     

宇宙中的双黑洞

在星系形成的等级结构模型中,亚星系的结构先形成,之后再不断地通过并合形成越来越大的星系.伴随着星系的并合,星系中心的大质量黑洞也不断经历并合.在富气体星系的并合过程中,气体落入星系的中心,可能触发恒星的形成和黑洞的吸积.黑洞不断通过并合和气体吸积,从小到大形成现在观测到的在不同红移处的超大质量黑洞,因此,在星系的演化过程中,不同红移处必然存在很多大质量黑洞双体系统,甚至三体系统.本文将主要对宇宙中大质量双黑洞的观测和理论做一个简要的评述.美国升级后的激光干涉引力波天文台宣称首次直接探测到了引力波,该引力波源为几十倍太阳质量黑洞双星的并合.这么大质量的致密双黑洞是如何形成的?它们的并合率为什么这么高?本文也会简单提及恒星级双黑洞的形成和演化模型.     

关于相对论性星的吸积盘的频谱

一近两三年以来,由于致密X射綫源(Compact X-ray Source)的大量发現,吸积問題又成了一个有实际兴趣的理論問題。因为,关于这些X射綫源的机制,目前最盛行的模型是吸积模型:由于一些物質落到某种致密天体(包括簡併矮星,中子星及黑洞等)上,其引力势能就将轉化成所观測到的X射线。特別一系列X射綫密近双星的被証認,及其輻射强度迅速变化的发現更加支持了上述模型。一般認为,在这类密近双星中,一个子星是致密天体,另一个子星已經演化到充滿Roche面的阶段。这样,物質不断通过拉格朗日点被吸积到致密子星上,就形成了强的X射綫源。在一些工作中已經指出,由于被吸积物質具有初始角动量,所以在致密天体周围将形成一个稳定的較差轉动的吸积盘。在盘中,某个径向位置上的物質的轉动速度就近似等     

两颗恒星有可能融合吗？

<正>A:对引力波探测有所了解的读者想必知道,目前发现的引力波来自于黑洞、中子星等天体的合并。这些天体密度巨大,被形象地分类为致密天体,它们往往是普通恒星演化到核聚变反应终止、引力坍缩后的产物。那么,普通的恒星之间会不会也像这些致密天体一样发生合并现象呢?答案是肯定的。有些相距很近的双星系统之间存在物质     

发射一颗中子星子弹

<正>你能想象到的,最厉害的手持式武器是什么?手枪?冲锋枪?火箭炮?太没创意!请目视前方,想象有人正扣动扳机,准备发射出一颗中子星子弹。从你歪着脑袋的呆萌表情中我读到了这样一条信息:你压根不知道什么是中子星子弹。是时候为你的大脑植入新词条了【词条1】中子星:宇宙中除黑洞外密度最大的物体     

对一类黑洞视界温度的研究

恒星演化到晚期的归宿是白矮星、中子星或黑洞，在形成黑洞时，如果黑洞质量分布不具有球对称性，月存在质量多极矩，这将导致黑洞视界面上出现高温现象，甚至在某些点出现异常温度的情况。     

爱因斯坦探针:探索变幻多姿的X射线宇宙

爱因斯坦探针(Einstein Probe,EP)是一颗面向时域天文学的、发现型的X射线天文探测卫星,是中国科学院空间科学战略性先导专项十三五规划的空间科学卫星系列任务之一.展望未来十年,时域天文学将进入一个前所未有的、多波段和多信使的大视场监测的黄金时代.在软X射线窗口,灵敏且快速的全天监测为我们提供了一个难得的科学机遇.EP卫星将在这一能段窗口开展时域巡天监测,旨在发现和探索宇宙中的X射线暂现源和爆发天体,并发布预警以引导其他天文设备进行后随跟踪观测.EP的科学载荷包括一台宽视场软X射线监视器(3600平方度,0.5–4 keV)和一台后随观测X射线望远镜(0.3–8 keV).卫星具有快速机动反应能力以及暂现源警报的快速下传功能.由于采用了新颖的微孔龙虾眼X射线聚焦成像技术,其探测灵敏度和空间分辨率比目前在轨运行设备提高了1个数量级,将能监测更远、更大的宇宙空间范围.预期EP将在以下三方面做出贡献:高能暂现天体的系统性巡天监测,发现隐身的沉寂黑洞并测绘宇宙黑洞的分布、研究其形成演化和物质吸积过程,搜寻来自引力波事件的X射线信号并精确定位等.此外,EP的探测目标还将包括从中子星、白矮星、超新星、宇宙早期伽玛暴、X射线闪到恒星耀发等众多的天体和现象,涉及广泛的天体物理学分支.卫星计划于2022年底左右发射.运行寿命为3年,目标5年.     

“太极”计划:中科院提出探测中低频引力波

正引力波的证实让世界范围内的宇宙探索掀起热潮,而中国科学院近期也宣布提出空间太极计划,规划我国空间引力波探测在未来数十年内的发展路线图。在此计划中,中国将在2030年前后发射三颗卫星组成引力波探测星组,用激光干涉方法进行中低频波段引力波的直接探测。据介绍中频波段的引力波来源是中等质量的致密双星(黑洞、中子星、白矮星),以及宇宙大爆炸早期(10-34秒以后)产生的引力波。     

黑洞的吸积过程

正黑洞在宇宙中是普遍存在的。观测表明,宇宙中大部分星系中心都存在一个质量在几十万到几十亿倍的太阳质量的超大质量黑洞,而每个星系中都存在几千万个恒星级质量的黑洞。黑洞吸积是指黑洞周围的气体在黑洞引力的作用下向黑洞下落的物理过程。这一过程会释放出很强的辐射,并伴随着物质外流。现代天体物理的许多重要分支都是以黑洞吸积作为其理论基础的,包括活动星系核、伽玛射线暴、黑洞X     

灾变星

通过灾变研究，我们可以获得一些信息，如相互作用的双星可以包涵一个白矮星从一个轨道伴星吸积，在所有波段观测，都可以看到其经受一次激动人心的再造。灾变过程允许直接和仔细地研究平衡和不平衡吸积盘。反过来这也帮助我们了解X射线双星、黑洞和活动星系核。本书是第一次报导灾变星全面研究的专著，结合理论和观测，也是一本单纯的综合课本。     

星系中心大质量黑洞及潮汐瓦解恒星事件

黑洞潮汐瓦解恒星事件(Tidal Disruption Events,TDE)是星系中心黑洞瓦解进入其潮汐瓦解半径内的恒星并吸积恒星碎片物质而产生的一种剧烈辐射耀发现象.TDE的能谱和光变特征中蕴含了中心黑洞和被瓦解的恒星的信息,为我们证实和普查宁静星系中的黑洞,研究其参数、吸积过程和喷流产生、以及核区星际介质等提供了可能.TDE还可能提供中等质量黑洞和双黑洞存在的证据.TDE的观测和理论已成为一个新开辟的天体物理研究领域,但目前的进展受制于探测到事件太少(尤其是在X射线波段),且观测数据普遍质量不高.TDE的发生率很低,要探测大样本的事例需要监测足够大的空间体积.爱因斯坦探针卫星(Einstein Probe,EP)覆盖了0.5–4 keV的软X射线波段(接近TDE耀发时的辐射峰值能段),具有大视场以及高灵敏度,非常利于对TDE的探测.预期爱因斯坦探针卫星每年可以发现约几十至上百例TDE,其中有约10例或更多具有相对论性喷流特征.这将使我们可以获得较为完备、具有统计意义的TDE的样本,为进一步研究黑洞的存在和统计性质、增长和演化、发现中等质量黑洞和大质量双黑洞等提供了新的途径.