费米伽玛射线空间望远镜最初3个月观测Blazar的射电和伽玛射线辐射研究

以费米伽玛射线空间望远镜运行来最初3个月观测的Blazar为样本,给出了74个(46个平谱射电类星体,28个BL Lac天体)伽玛射线噪Blazar天体的射电(5 GHz)和伽玛射线流量,计算了射电到伽玛射线辐射的有效谱指数αRγ.研究了有效谱指数及射电光度与伽玛射线光度的关系.结果表明:对于射电和伽玛射线光度都有一个...     

伽玛射线噪Blazar的亮温度研究

通过Blazar的伽玛射线光度与亮温度的关系讨论了伽玛辐射的喷流效应.从一些文献中收集了50个伽玛射线噪Blazar天体的伽玛射线、X射线资料和相应的亮温度.该样本中包括16个蝎虎天体(BL Lac)和34个平谱射电类星体(FSRQs).研究了光度与亮温度之间的关系,结果表明亮温度与伽玛射线和X射线光度都存在相关,这一结果说明伽玛射线和X射线都具有强喷流效应.     

γ噪Blazar天体特性的研究

分析了包含66个具有噪Blazar天体(其中19个BLLac天体和47个平谱射电类星体)的完备样品,研究了该样品各观测量之间的相互关系以及各观测量和红移之间的关系,并讨论了噪Blazar天体的一些性质.     

河外极高能宇宙线的起源

由于大型宇宙线探测器Pierre Auger,Telescope Array等的观测,极高能宇宙线(能量大于1018 e V的宇宙线)的研究取得了很大进展,包括探测到高能能谱变陡,与河外天体源的可能相关性,以及化学成分组成等.然而这些宇宙线的起源天体仍未知.本文将评述河外极高能宇宙线起源的候选天体,包括伽玛射线暴,活动星系核,巨超新星等.同时我们从多信使角度(包括高能中微子,伽玛光子的观测),探讨这些天体是河外极高能宇宙线起源天体的可能性.     

TeV BlazarX射线变化特性研究

光变是Blazar的显著特征。X射线辐射作为喷流同步辐射的最高能辐射,研究其变化特性有重要意义。论文从ASCA,RXTE的观测结果中收集了3个天体的X射线高态下流量观测数据。根据收集到的观测数据,我们取出了多个不同的闪烁,并用结构函数对其进行了分析。结果表明：3个TeV Blazar源的X射线闪烁都是对称的,即光变曲线上升段时间和下降段时间相等。     

几个Blazar天体的短时标光变观测研究

利用云南天文台1.02m和2.4m光学望远镜2008年和2009年的观测,获得了5个Blazar天体的观测资料,通过孔径测光,对它们的短时标光变曲线进行了分析研究.结果表明,在所进行的观测夜中,3C66A,OJ248,Mrk421,1ES2344+524等4个天体无短时标光变;3C66A在观测期间处于较稳定的高态,其光学R波段的平均星等达13.8mag.平谱射电类星体PKS1510-089具有短时标光变,光变时标118min,由此估算了其中心黑洞质量.     

特殊伽玛暴及伽玛暴的特殊辐射成分

伽玛射线暴(伽玛暴)的探测从其被发现以来,已经获得了大量的伽玛射线观测结果以及多波段的余辉观测结果,但是X射线能区的爆发阶段的瞬时辐射还比较缺乏观测数据.爱因斯坦探针(EP)是软X射线能区(0.5–4 keV)的大视场(1.1 sr)望远镜,为伽玛暴的X射线瞬时辐射的观测带来全新的时间窗口.本文讨论了EP对富X射线辐射的特殊伽玛暴或伽玛暴的特殊辐射成分进行了预期研究,特别是研究了X射线闪、低光度伽玛暴、超长伽玛暴和伽玛暴的先兆辐射.我们发现,EP预期能每年探测到约810个伽玛暴类爆发事件,其中95%为能谱较软的X射线闪,将近1%为典型伽玛暴;EP预期能每年探测到0.2–8个低光度伽玛暴,具体探测率依赖于低光度暴能谱硬度的分布;EP预期每年至少能探测到20–200个超长伽玛暴;EP有望探测到大量的、目前人们非常缺乏了解的伽玛暴先兆辐射,至少每年80个事件.综合这些情况,预计EP将对伽玛暴的分类、前身星特性、爆发机制和喷流特性等方面的研究具有重要意义.     

Blazar天体的特性研究

收集了163个Blazar天体在低态时不同波段流量、红移、黑洞质量的数据(其中有86个BLLacs天体和77个FSRQs天体),通过研究和分析不同波段流量与红移,以及不同波段流量间的相关性,统计得到FSRQs的红移比BL Lacs的红移偏大,FSRQs的平均黑洞质量大于BL Lacs的平均黑洞质量,预示BL Lacs与FSRQs的γ辐射机制可能不同,并且表明Blazar的两个子类BL Lacs与FSRQs的物理性质可能存在差异。     

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.     

Blazar的γ射线和低频射电6cm波段辐射关系研究

给出了一个带有射电5 GHz和γ射线辐射流量密度的含有94个γ噪Blazar的大样本,其中有66个FSRQs,20个BL Lac天体,利用该样本研究了射电5 GHz和γ射线流量最大值,最小值以及平均值之间的辐射相关.结果表明:γ射线流量最大值和平均值与射电5GHz辐射有较强的相关,最大相关系数r=0.651,置信度均好于10-4;γ射线流量最小值与射电辐射之间没有相关;3C273辐射的最大值不是爆发态时的观测值,若令γ射线谱指数αG=1.0,则3C273的最大辐射流量为(450.8±39.4)×10-8photon.cm-2.s-1.因此,Blazar的γ射线辐射与低频射电辐射确有关联,γ射线的辐射应来自同步加速自康普顿辐射过程.     

GeV伽玛射线噪blazar天体观测特性的统计分析

收集了35个GeV伽玛射线噪blazar天体的从光学到伽玛射线波段观测数据.计算了αxγ,αxox,αγxγ,分析了Γγ和 logνpeak,Γx 和logνpeak 以及Γx 和Γγ的相关性,得出FSRQs 具有较大的Γγ光子谱指数,对应的谱较陡,而HBLs 具有较小的Γx光子谱指数,其谱较平.BL- Lacs 和FSRQs 的αxγ与αxox,αxox与αγxγ存在明显的负相关.     

Blazars的中心黑洞质量

文章利用Blazar中γ射线中光深对黑洞质量的依赖关系,搜集了blazar的相关观测数据,包括X射线和γ射线的流量以及短光变时标,分析了33个blazars,得到中心黑洞质量,辐射区距离,辐射角以及多谱勒因子等重要参量．结果表明：中心黑洞质量的范围是（1．32～151．49）10^7M＋（M＋是太阳质量）,辐射区范围（16．8～992．9）Rg（Rg是Schwild半径）,辐射角的范围是1．31°-56．34°,多谱勒因子的范围0．21～4．11．     

黑洞自旋与喷流能量间相关性研究

从文献资料中收集了33个Blazar源的相关数据,通过样本数据研究黑洞自旋能量与喷流能量的相关性.研究结果表明:(1)33个Blazar的黑洞自旋与喷流能量存在相关性,尤其在爱丁顿磁场条件下(B=BEDD),黑洞自旋与喷流能量的相关性最为明显;(2)33个Blazar的黑洞自旋能量与喷流能量同样存在相关性,并且其数据分布与自旋能量的关系公式存在差异;(3)得到的结果进一步证明了喷流能量很可能来源于黑洞的自旋能量.这些研究结果与其他方法获得的结果是一致的.     

Fermi Blazar天体同步辐射区域的能谱演化研究

收集了180个Fermi Blazar天体的射电波段、红外波段、光学波段、紫外波段和X射线波段的准同时性多波段观测数据,用二次函数拟合了同步辐射区域的能谱,根据能谱拟合得到的参数值,获得了同步辐射区域的峰值频率和多波段能谱指数.通过研究多波段谱指数与同步峰值频率的相关性,探讨了不同能谱类型的Blazar天体之间的演化规律.     

Q＆A

<正>Q:"正常黑洞"的质量范围是多少?10倍太阳质量以下的天体能形成黑洞吗?(读者:Eugaron)A:现在的观测和理论认为,自然界中的黑洞按其质量可以分为几类:位于星系中心的10~6~10~(10)倍太阳质量的超大质量黑洞,由对低亮度的活动星系核的观测推测得到的具有数十倍到百万倍太阳质量的中等质量黑洞;由恒星演化到晚期形成的3.8~20倍左右太阳质量的恒星质量黑洞;在宇宙早期的高密度环境下产生的质量下限为普朗克质量的迷你黑洞,这类黑洞还可能是暗物质的     

天体物理辐射中的双光子湮灭

天体物理辐射中,伽玛射线天文得到了快速发展,GRBs,Gamma-ray pulsars等等是目前人们普遍关注的前沿课题,。但相对于观测,理论进展较慢。例:I、新的Gamma射线辐射机制?(工作在Gamma射线波段,效率很高,在高能天体中有该机制的工作条件)。II、目前存在的Gamma射线吸收机制的讨论比较粗糙。文章试图深入讨论一种重要的吸收:湮灭反应。主要是从理论公式出发推到实验室下双光子湮灭截面公式的,并加以分析讨论;给出了几种常见的周边辐射场的吸收系数的计算曲线;最后给出理论结论合对之应用的讨论。     

伽玛射线暴的高能辐射

伽玛暴是宇宙中最剧烈的恒星级高能爆发现象,一般被认为产生于大质量恒星死亡(一些爆发时标长于2 s的伽玛暴在观测上被证实与一类特殊的超新星成协)或者双致密星(比如双中子星系统)并合(这类并合时标很短,可产生时标短于2 s的伽玛暴).工作在8 ke V–300 Ge V能段的Fermi伽玛射线空间望远镜自2008年升空工作之后,伽玛暴瞬时辐射和高能辐射研究取得了重要进展.本综述将介绍Fermi卫星在过去几年内关于伽玛暴领域的一些重要观测结果,并着重介绍这些观测对探索伽玛暴物理(伽玛暴外流体的光球辐射、磁化、Ge V高能辐射起源),特别是Fermi卫星大面积望远镜(LAT)的高能(100 Me V)辐射观测对限制伽玛暴初始速度/洛伦兹因子,限制宇宙河外背景光模型以及检验光速不变原理等方面的主要研究进展.     

高红移爆发源作为早期宇宙和第一代天体的探针

伽玛暴是宇宙中最为明亮的爆发现象,由于它们的高光度,人们可探测到发生在极早期宇宙处的伽玛暴.高红移伽玛暴可作为宇宙深处的灯塔,它们是探索早期宇宙性质的理想工具.利用高红移伽玛暴可以限制暗能量和宇宙学参数,测量高红移的恒星形成率,揭示第一代天体的性质,研究宇宙再电离和金属增丰历史.因此,高红移伽玛暴的观测具有重要的科学意义.相比目前的探测卫星,爱因斯坦探针(EP)拥有更高的灵敏度和更宽的观测视场,且主要观测能段为软X射线波段(0.5–4 keV),非常适合高红移伽玛暴的观测.考虑EP的能力和观测模式,并且借助能够很好解释目前Swift卫星的伽玛暴观测样本的理论模型,详细计算了未来EP对高红移伽玛暴的可能探测率.我们预测EP对z6伽玛暴的探测率约为20 events yr~(-1) sr~(-1),对z8伽玛暴的探测率约为6 events yr~(-1) sr~(-1),对z12伽玛暴的探测率约为1 events yr~(-1) sr~(-1).估计在3年的运行时间内,EP将能探测到约65个z6的伽玛暴,其中包括~20个z8的伽玛暴和~3个z12的伽玛暴.总之,EP有望显著提高高红移伽玛暴的观测能力,这些丰富的观测信息将很有可能揭开早期宇宙的部分科学谜团.     

高能伽玛射线观测研究进展和展望

高能伽玛射线辐射位居宇宙电磁辐射频带的高端,联系宇宙天体巨大能量释放和相对论性粒子加速及其非热辐射过程,是探索极端条件下物理过程的重要天文窗口,也是研究"世纪之谜"——宇宙线起源问题的重要手段.随着新一代探测器的稳定运行,天基和地基伽玛射线探测均取得了丰硕成果.在100 Me V能段,2008年上天的Fermi卫星已将伽玛射线源由三百增加到三千多个.在100 Ge V能段,地面切伦科夫望远镜HESS,MAGIC,VERITAS和地面EAS阵列Tibet ASγ,Milagro,ARGO-YBJ,自2003年以来已将伽玛射线源由十多个提升到一百六十个,同时,下一代探测器CTA和LHAASO也在稳步推进中,未来将把地基探测能力提升一个量级以上.本文主要介绍各家实验概况及其取得的重要观测进展,然后分类概括各种类伽玛射线源(脉冲星及其风云、超新星遗迹、伽玛射线双星、活动星系核、伽玛射线暴及其他伽玛射线源)的观测研究现状,并对未来CTA和LHAASO实验进行展望.     

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