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.     

白矮星系统--正能谱电子系统与负能谱氦离子系统的复合系统

本文应用正、负能谱系统热力学理论较仔细地分析了白矮星的初期演化过程，其结果虽然与过去有关理论在力学平衡问题上的结论一致，但本文所依据的基础和思路与过去理论大不相同，按原有理论，认为白矮星只是一个高度简并的电子系统，而氦离子系统仅作为约束电子系统的外部条件，显然这个理论模型不能反映白矮星的实际状态，因为白矮星并非一个电子系统。而是由电子与氦离子组成的复合系统。因此，原有理论除了可以描写电子系统的力学平衡外，它根本不可能描述白矮星的演化，本文将白矮星视为电子系统与氦离子系统的复合系统。不仅可以描述白矮星的力学平衡，而且还可通过熵的演化来描写白矮星的演化进程。     

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.     

“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。     

北京师范大学天文系学者基于LAMOST巡天数据发现4颗新的DA型脉动白矮星

<正>近期,北京师范大学天文系博士后苏杰和付建宁教授等基于我国大科学装置郭守敬望远镜(又称LAMOST)巡天数据的白矮星星表,观测发现了4颗新的DA型脉动白矮星.白矮星是中、小质量恒星演化的晚期阶段,是一种由电子简并态物质构成的致密天体.由于银河系中大约98%的恒星最终都会演化成为白矮星,因此白矮星的研究对于认识和了解恒星演化规律以及银河系演化历史具有重要意义,同时白矮星也是研究极端条件下物理现象和规律的天然实验室,而DA型白矮星则是所     

致密双星系统的引力辐射计算

利用Landau-Lifshitz的能量-动量张量表述和四极矩公式对双星模型下的致密天体引力辐射源进行了讨论、计算了几种典型的致密双星系统的引力辐射(如PRS1913 16双星、PSRJ0737-3039A/B双脉冲星和双黑洞系统),并将计算结果与实际观测结果进行了比较,发现所得的结果在量级上与实际观测值在精度允许的范围内一致.说明双星模型和Landau-Lifshitz的能量-动量张量表述确为研究引力波辐射的一个好的近似.参13.     

爱因斯坦探针在激变变星探测中的应用

激变变星为一颗白矮星和一颗正常恒星组成的双星系统,是银河系重要的X射线辐射源.对激变变星的研究一直受限于低X射线光度(Lx1.0×10~(32) erg s~(-1))样本的不完备性.爱因斯坦探针是搜寻太阳系近邻激变变星的有力武器.预计EP可以在一年之中得到全天距离在300 pc之内,光度在5.0×10~(30) erg s~(-1)以上的激变变星的完备样本,总数目可达1000颗.此样本可以构建一个比较完备和准确的激变变星的光度函数,并可以进一步研究星系X射线弥散辐射、Ia型超新星的前身星等重要问题.     

钡星的形成机制模型

Ba是对重元素核合成及星系化学演化的研究都有非常重要的意义。Ba星的重元素是超丰的，但其光度太低，认为还未演化到AGB阶段，并且没有观测到^99Tc核素。研究表明，Ba星应该属于双星系统，其重元素超丰来自双星吸积，它的伴星已经经历了S－过程核合成，而且由在以前发生的同其伴星（以前是AGB星，现已演化为白矮星）的质量传输过程中，从伴星那里获得了富含重元素的物质，这样造成了Ba星的重元素超丰。     

重复快速射电暴FRB 121102白矮星和中子星双星模型的再研究

快速射电暴(FRB)是宇宙中忽然出现的短暂而明亮的射电爆发现象,它的物理起源至今还是一个谜.重复快速射电暴可能源于一个具有强偶极磁场的中子星和磁化的白矮星组成的致密双星系统.当白矮星充满它的洛希瓣时,物质将会通过拉格朗日点从白矮星转移到中子星.一次爆发之后,白矮星可能被踢开.对于唯一已知的重复暴源FRB 121102,总共探测到41次重复爆发.用已知的红移数据,根据41次重复爆发的数据,我们再次研究了白矮星-中子星的双星模型,肯定了这样一个间歇的洛希瓣外流机制可能可以解释FRB 121102的重复爆发行为,并且相邻爆发的时间间隔和其后的暴的流量之间不存在相关性,这也与我们的洛希瓣外流机制相符.     

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.     

双星圆轨道的后牛顿引力辐射

本文简要地讨论了双星的后牛顿近似轨道及其引力辐射,较严格地计算推导得到双星圆轨道的引力辐射功率及周期变率的后牛顿近似分析表达式.     

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。     

双星引力辐射的电磁学模拟

爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在.根据广义相对论,引力辐射是一种四极辐射.建立一个电学模型,将电四极辐射和引力辐射进行类比,得到双星系统引力辐射功率.所得结果与广义相对论的结论只差1/4的数值因子.     

基于频率指数的动力系统的分析

特征指标可以用来表征动力系统的性质。为描述动力系统轨迹随时间演化的过程,进一步判断动力系统的特征,定义一个新的指标——频率指数。以简单三维曲线和R?ssler动力系统为研究模型,用频率指数定量刻画动力系统整体的特征频率,研究系统轨迹曲率的演化情况。结果表明,三维曲线及R?ssler动力系统中的频率指数均随时间的演化趋于一个稳定值,并且该演化过程可以清楚地反映系统的运动状态。当系统处于规则运动时,频率指数演化的过程呈现周期性质,而当系统处于混沌运动时,频率指数的演化过程毫无规律。与经典的Lyapunov指数对比,频率指数判断动力系统的运动状态更加便捷有效。     

7800光年外2颗死亡恒星或将合并爆发

哈佛天体物理中心的天文学家最近发现了一对相互绕转的白矮星,绕转的周期仅为39 min.根据现有的恒星模型预计,它们将在数百万年后合并,重新点燃,成为一颗质量较大的恒星,以核区氦燃烧提供能量.白矮星是恒星死亡的产物,它密度极高,差不多相当于将太阳的物质压缩进地球的体积内.而这一次发现的白矮星双星,两者之间的相互绕行周期仅有39 min.这样的短周期是前所未有的.     

具有LAMOST光谱两颗分离食双星AK Dra和CW Peg周期变化研究

食双星是国际上比较前沿的研究课题之一。为了分析研究分离食双星AK Dra和CW Peg的历元公式和周期变化,本文收集整理了食双星AK Dra和CW Peg发表的所有的极小时刻。通过对极小时刻的拟合,更新这两颗食双星的线性历元公式。通过该历元公式计算获得线性拟合的残差。发现AK Dra和CW Peg周期存在抛物线的变化:AK Dra存在开口向上抛物线变化,而CW Peg存在开口向下的抛物线变化。利用最小二乘法分析首次获得AK Dra轨道周期增加率为1.61±(0.02)×10~(-6)d/a,并更新CW Peg轨道周期减少率为1.56±(0.01)×10~(-6)d/a。最后给出食双星AK Dra和CW Peg周期变化的物理机制。     

伽马射线暴

正伽马射线暴(简称伽马暴)是起源于大质量恒星坍缩(长伽马暴)或者致密双星并合(短伽马暴)等短时标极端剧烈的高能灾变天体,是宇宙大爆炸之后最猛烈的爆发现象,也是宇宙宏观速度最快的天体。伽马暴本身辐射及其余辉辐射来自新生黑洞或者磁星所驱动的极端相对论喷流,并且理论上预期其还伴随强引力波、高能中微子和高能宇宙线辐射。因此,伽马暴是研究黑洞     

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.     

两颗食双星AK Cam和BW Del的轨道周期变化

为了分析食双星AK Cam和BW Del的轨道周期变化,本文从数据库O-C Gateway中收集了已发表的食双星AK Cam和BW Del的极小时刻。通过线性拟合,得到了这两颗食双星的线性历元公式和线性拟合的残差,并发现AK Cam和BW Del的O-C曲线都存在开口向上的抛物线变化。通过利用最小二乘法,获得了AK Cam和BW Del轨道周期增加率分别为3.27(±0.03)×10~(-7)天/年和1.14(±0.01)×10~(-6)天/年。对于AK Cam和BW Del,其轨道周期变化都很可能是由星风带走恒星物质导致。     

新五维超混沌Lorenz系统

通过加入线性和非线性状态反馈控制器的方法到三维Lorenz系统中,构造出了五维新超混沌Lorenz系统,详细研究了其动力学行为,包括平衡点的稳定性、随参数变化的分岔图、奇怪吸引子和李雅普诺夫指数谱等随参数范围变化关系.结果表明,新五维超混沌Lorenz系统具有较大的使系统处于超混沌状态的参数范围,且使系统处于混沌状态的参数范围极小,同时系统具有较宽的周期轨道和拟周期状态范围,动力学演化过程清晰明了.