切仑科夫线状辐射与类星体的宽发射线起源探讨

当具有各向同性速度分布的相对论电子穿过稠密气体区,或者轰击稠密气体区的表面时,切仑科夫效应将会产生1种特殊的原子或离子发射线,称做切仑科夫线状发射.这一预言在光学波段已由实验室的实验所证实.研究指出了切仑科夫线状辐射在类星体和赛弗特1星系的宽发射线研究中的重要性,利用此新机制有可能解决类星体研究中的一些重大且长期没有解决的疑惑.例如宽氢线之间存在的反常强度比,特别是反常Lyα/Lyβ强度比的问题.并且进一步估计了相对论电子穿过宇宙气体时所产生的各种效应的能耗的数量级,并对各种能耗进行比较,证实了切仑科夫线状发射机制在类星体和塞弗特1型星系中的有效性.     

活动星系核的铁Kα和铁Kβ发射线-Cerenkov线状辐射的进一步证据

最近XMM—Newton观测到了Seyfert 1星系,NGC3783,除存在着6．4keV的铁Kα发射线外,还存在着很强的7．0 keV的铁Kβ发射线,且两者之间的等值宽度(EW) 之比难以由传统的“光电吸收-莹光机制”来解释．利用尤峻汉等人提出的Cerenkov线状发射机制可合理解释EWKα／EWKβ．给出了详细的模型考虑和理论计算,结果表明活动星系核中产生铁K线的机制不只有莹光机制还有Cerenkov线状辐射机制．两者共存于活动星系核(AGNs)中,而且以Cerenkov辐射机制为主．     

切仑科夫铁Kα和Kβ发射线的强度比和本征红移比的计算及其在活动星系核中的可能应用

当具有各向同性速度分布的相对论电子穿过稠密气体区,或者轰击稠密气体区的表面时,切仑科夫效应将会产生一种特殊的原子或离子发射线,称做切仑科夫线状发射.这一预言在光学波段已由实验室的实验所证实.把线状发射理论推广到X射线波段,给出计算切仑科夫铁Kα和Kβ发射线的强度比和本征红移比的基本公式,列出了不同价次铁线的强度比和本征红移比.这一计算结果在活动星系核中有可能找到潜在的应用.最近观测发现源NGC3783,除存在着6.4 keV的铁Kα发射线,还存在着很强的7.0 keV的铁Kβ发射线,且两者等值宽度之比为EW_(Kα)/EW_(Kβ)≈3.43,这很难用传统的"光电吸收-莹光机制"来解释.切仑科夫线状发射机制可为解决这一困惑提供一条新途径.此外,期待切仑科夫铁Kα和Kβ线的本征红移比也会在以后的观测中能得到检验.假如切仑科夫线状辐射的设想得到观测的进一步支持,则对中央大质量黑洞周围物理环境的传统认识将有大的修改-活动更加剧烈,而且更加高能,其中气体也更加稠密.     

类星体与赛弗特Ⅰ型星系陡的巴尔末减缩的起源

类星体与赛弗特Ⅰ型星系中观测到很陡的巴尔末减缩,与传统的理论预言相矛盾．这是一个长期没有解决的困惑．如果活动星系核的宽的氢线是产生于“Cerenkov线状辐射”机制,这一难题就可解决．搜集了过去已发表的近百个有巴尔末减缩观测结果的类星体与赛弗特星系源,并采用“Cerenkov线状辐射”这一新型辐射机制的线强比公式完成了对观测的巴尔末减缩的理论计算．理论与观测符合很好,这是活动星系核宽的氢发射线主要起源于“Cerenkov线状辐射”机制的一个重要证据．如果这一结论最终获得肯定,将大大改变人们对活动星系核物理的认识．     

活动星系核中的铁线起源于Cerenkov线状发射的再论证--光薄情况下的模型计算

详细讨论了流行的“反射盘-光电吸收-荧光线”模型在解释活动星系核(AGN)的中、低价铁的Kα线起源时面对观测的困难，进一步指出新认识的谱线发射机制--Cerenkov线状辐射有可能是产生AGN铁Kα线的主要机制．并论证等离子体中氢对折射率的负影响可以忽略不计，计算了光薄情况下的Cerenkov铁Kα线发射，并与观测做了比较．进一步证实了新机制的合理性，并由此给出黑洞附近物理状态的新图景。     

CO67—186μm谱线在天体物理研究中的作用

采用球型大速度梯度模型,对ＩＲＣ＋ １０２１６ 、ＡＦＧＬ２６８８ 和ＮＧＣ７０２７ 等经ＩＳＯ 发表的首次数据证明有相对强的ＣＯ６７ － １８６ μｍ 发射线的天体作模型计算．统计平衡辐射转移计算共覆盖低于能量４８６３ ｃｍ －１（ｖ ＝ ０ ,Ｊ＝ ０ 能级的能量为０） 的全部能级,即ｖ ＝ ０ 、Ｊ＝ ０ －５０ ,ｖ ＝ １ 、Ｊ＝ ０ － ３７ 和ｖ ＝ ２ 、Ｊ＝ ０ － １７ 的１０７ 个能级．计算表明ＣＯ 谱线的流量相对值对于上能级转动量子数Ｊｕ 的分布函数,是该谱线发射区物理条件的良好探针．ＩＲＣ＋ １０２１６ 的ＣＯ远红外发射线主要由中央星激发形成,而ＡＦＧＬ２６８８ 和ＮＧＣ７０２７ 区则是因温暖和致密的冲击气体所致．对ＩＳＯ 首次数据涉及的其他天体的ＣＯ 谱线激发机制,也作了一些讨论。ＣＯ 的谱线是在６７ － １８６ μｍ 波段探测动能温度数百度以上的热天体,诸如富碳、富氧演化星包层,行星状星云、年轻星和恒星形成区复合体物理条件的重要探针     

基于Chandra的活动星系核观测

活动星系核（AGN）是宇宙中最奇特的天体之一。它是真正意义上的全波天体，其中X射线波段的发射功率占到全波段功率的50％左右。AGN的X射线辐射研究涉及天体物理中的最基本问题，例如能量产生、辐射机制和宇宙论等，而Chandra X射线卫星的高分辨率图像和光谱对这一研究有着重要作用。以Chandra卫星的部分观测结果为例，简要介绍了几类不同类型AGN的X射线辐射研究进展：（1）宽吸收线类星体APM08279＋5255（z=3．91）的X射线谱分析，以及高红移类星体的观测概况；（2）Seyfert星系NGC 4151延展X射线发射问题的解决，及NGC 1068X射线辐射与光学波段的高激发态发射线（[OⅢ]λ5007）有很强相关性的发现；（3）6个BLLac天体样本的X射线环境分析；（4）射电星系X射线喷流的观测等。     

猎户座中SiO脉泽分布的新模型

我们研究了Orion-IRc2SiO脉泽饱和辐射谱线轮廓，找到了很好的拟和谱线轮廓的函数．在观测结果中发现，Orion－IRc2SiO脉泽饱和辐射谱线轮廓中存在着若干峰，为了解释这一现象，我们提出了一个新的分布模型，即多重分离的旋转膨胀盘壳模型.计算结果表明，这个新模型，不仅可以解释脉泽的非饱和辐射谱，而且可以解释脉泽的饱和辐射谱.     

拱星OH脉泽辐射频谱的双峰结构和多重分离的膨胀拱星壳

对一些OH／IR星的拱星OH脉泽的观测结果表明,在双峰结构谱线轮廓上常常可以发现一些小峰叠加在双峰上,即在谱线轮廓的双峰结构中的每个峰是由几个小峰叠加而成的．从脉泽的辐射转移方程和拱星包层的速度结构出发,研究拱星OH脉泽辐射频谱的轮廓特征,提出多重分离的膨胀拱星亮模型,很好地解释了双峰结构的奇特观测现象．     

Swift时代伽马射线暴的观测和理论

伽马射线暴是宇宙中最剧烈的爆发现象之一.Swift卫星的快速定位和Fermi卫星的宽、高能段观测,使得伽马暴的观测可以全波段进行.通过Swift的观测可以对伽马暴现象的本质有进一步的理解,而Fermi卫星提供了一些暴高能光子的辐射数据,为进一步研究暴的辐射机制和伽马暴以及它的余辉提供了有力的依据.介绍了Swift和Fermi卫星发射后一些伽马暴的观测和理论研究进展.     

强磁场中相对论电子系集体的共振逆康普顿散射谱

强磁场中相对论电子的共振逆康普顿散射(RICS)是产生伽玛射线的有效机制.以前的工作曾论证,伽玛暴(GRB)的早期伽玛射线辐射可能主要由该机制产生.利用此辐射机制,伽玛暴研究中的一些困惑有可能得到较好的解释.例如,观测统计给出的"Amati关系"的起源,两段式(折断式)幂律谱的形成,特别是其中"死线问题"的解决方案,还有偏振的存在等.这里将重点讨论折断幂律谱形成问题.基于单个电子的RICS谱功率公式,导出了强磁场中大量相对论电子穿过周边低频辐射场时产生的集体RICS辐射谱(RICS谱光度)的简化解析公式,并将它应用于中子星周边几种典型的低频场(如黑体辐射场、幂律辐射场以及热轫致辐射场),以便与实际观测谱形比较.计算表明:在满足匹配条件(即近似共振条件)下,RICS辐射效率很高,其谱形普遍为两段式的幂律谱形式,与周边低频场性质无关.还论证RICS机制可能是伽玛暴、软伽玛重复暴和伽玛射线脉冲星在高能射线波段(硬X射线和伽玛射线)的一个理想的高效辐射机制.     

星系团内物理过程对宇宙微波背景辐射的影响

观测表明,富星系团内存在着大量的高温热电子.它们将与微波背景光子相互作用.本文考虑了星系团集合使微波背景辐射产生的畸变.我们的理论估计表明,富星系团集合的高温热电子散射背景光子,使背景辐射谱偏离黑体辐射谱.在背景谱的维恩区,畸变小于2.74K黑体峰值强度的1％,这个结果与最近COBE卫星的探测结果是一致的.没有得到Matsumoto所探测到的在700μm附近有相当于黑体谱峰值强度10％的重大畸变.星系作为微引力透镜,对背景辐射的影响不可能探测得到.星系团内热电子的轫致辐射在微波波段更弱.     

自引力辐射体系的熵与引力坍缩

本文利用李立新和刘辽导出的黑洞视界附近的辐射态方程，计算了约束在一个球形盒子中的目引力辐射体系的墙（不含中心黑洞和含有中心黑洞两种情况）．与Sorkin等人的计算比较，本文的结果不会出现发散困难，而且体系的总摘（包括中心黑洞的墙）的上阳正好等于坍缩后形成的同质量的黑洞嫡．作者认为，自引力辐射体系坍绩的合理模式是先形成中心黑洞，然后中心黑洞逐渐长大直至整个体系全部坍缩为黑洞．在坍缩过程中，任一中间态的媳总是比末态的黑洞墙小，到坍缩过程结束总熵才等于对应的黑洞摘．这一结果为黑洞滴的起源提供了一个合理的解释．     

太阳辐射压摄动计算的新进展

介绍了一种新的建立太阳辐射压摄动模型的方法,即Ｖｏｋｒｏｕｈｌｉｃｋｙ等人提出的方法。该方法以辐射转移方程为基本数学工具,并运用相应的物理概念,通过对太阳辐射场强和辐射流量的计算来求出太阳辐射压摄动。此方法既适用于卫星处于地球半影区内和地球阴影之外的情形,也适用于地球反照辐射压的计算。还介绍了该方法的一些计算结果,并简单评述了其不足之处。     

Calculation of the Intensity Ratio and Intrinsic Redshift Ratio of the Cerenkov Iron Kα and Kβ Lines and Its Possible Application in the Study of AGNs

We have pointed out that, when thermal relativistic electrons with an isotropic velocity distribution move through a region of dense gas or impinge upon its surface, the Cerenkov effect will produce a particular kind of atomic or ionic emission line, which we have called the “Cerenkov line-like radiation”. This prediction for the optical wavebands has been verified by laboratory experiments. In this paper, we extend this line-like radiation theory to the X-ray waveband and give the basic formulae for calculating the intensity ratio and intrinsic redshift ratio of the Cerenkov iron K_α and K_β lines, for different ionization orders of iron. Potential application of this calculated result may be found in the study of AGNs. The recent observations of NGC3783 show that besides the iron K_α line at ∼6.4 keV, there is also a very strong iron Kβ line at ∼7.0 keV, and that the ratio of equivalent widths between the two is anomalous: EWK_α/EWK_β ≈ 3.43. It is difficult to explain this by the conventional mechanism of “photoelectric absorption-fluorescence emission”. We suggest that the mechanism of Cerenkov line-like radiation can provides a way of solving this puzzle. Besides, we expect that the calculated intrinsic redshift ratio of Cerenkov iron K_α and K_β lines could be tested in future observations. If our suggestion is further supported by observations, then our view on the physical environment around the central massive black hole of an AGN will be greatly modified: the activity becomes more energetic and violent, and the gas, much denser than previously thought.     

Polarization in spectral lines

The general formalism, presented in a previous paper of this series (Landi Degl'Innocenti, 1983a), is particularized to deduce the radiative transfer equations for polarized radiation and the statistical equilibrium equations for a multi-level atom in the zero-magnetic field, collisionless regime. The formulae are developed both in the standard representation and in the representation of the statistical tensors. For resonance scattering in a two-level atom, in the limiting case of complete depolarization of the ground level, we recover the classical results for Rayleigh scattering and we derive the expression of the phase matrix in terms of ordinary rotation matrices. The law of scattering is then generalized to take properly into account the influence of the anisotropy of the radiation field on the atomic polarization of the ground level (depopulation pumping).     

矮新星AB Dra中的吸积盘模型

对矮新星ＡＢ Ｄｒａ的最小二乘拟合表明，黑体吸积盘模型预言的连续谱能粗略地拟合该星在爆发期间的ＩＵＥ观测，较小的偏差可以归因于光学薄气体的复合辐射或／和热斑的黑体辐射，拟合给出了一组吸积盘参量的合理值。     

Dynamical Evolution of Gamma-Ray Burst Remnants with Evolving Radiative Efficiency

In previous works, a generic dynamical model has been suggested by Huang et al., which is shown to be correct for both adiabatic and radiative blast-waves, in both ultra-relativistic and non-relativistic phases. In deriving their equations, Huang et al. have assumed that the radiative efficiency of the fireball is constant. They then applied their model directly to realistic cases where the radiative efficiency evolves with time. In this paper, we abandon the above assumption and re-derive a more accurate dynamical equation for gamma-ray burst remnants. Numerical results show that the model presented by Huang et al. is accurate enough in general cases.     

Collective Spectra of Resonant Inverse Compton Scattering of Assembly of Relativistic Electrons in Intense Magnetic Fields*

The resonant inverse Compton scattering (RICS) of relativistic electrons in intense magnetic fields is an efficient mechanism for producing the highenergy γ-rays. In our previous work it is suggested that the early-stage γ-ray radiation of γ-ray bursts (GRBs) may be mainly produced by this mechanism. By using this mechanism, some puzzles in the study of GRBs can be clarified, e.g., the origin of the Amati relation obtained from the statistics of observations, the formation of the observed two-segment (broken) power-law spectra, the relevant “deadline problem”, the polarization property, etc. Herein our discussion will be focused on the formation of the broken power-law spectra. Based on the formula of the RICS spectral power of individual fast electrons, we have derived the simplified analytical formula of the collective RICS radiation spectrum (RICS spectral luminosity) produced by the assembly of relativistic electrons in an intense magnetic field when they pass through the ambient low-frequency radiation field, and applied it to several typical low-frequency radiation fields (e.g., the black-body radiation field, power-law radiation field and thermal bremsstrahlung field) around the central neutron star, for the convenience of comparison with the observed spectra. Our calculations indicate that the RICS radiation mechanism has a very high efficiency in the hard X-ray and γ-ray wavebands, if the matching condition (i.e., the condition approximate to resonance) is satisfied, and that independent of the ambient radiation field, the produced spectra are commonly the two-segment power-law spectra. Additionally, it is suggested that the RICS mechanism might be an ideal highly-efficient radiation mechanism for the high-energy emissions (hard X-rays and γ-rays) of the GRBs, soft γ-ray repeated bursts (SGRs) and γ-ray pulsars (GRPs).     

Synchro－Curvature Radiation──弯曲磁场中一种新的、更普遍的辐射

Ｓｙｎｃｈｒｏ－ＣｕｒｖａｔｕｒｅＲａｄｉａｔｉｏｎ──弯曲磁场中一种新的、更普遍的辐射张家铝（中国科技大学天体物理中心合肥２３００２６）郑广生（香港大学物理系）关键词同步辐射，曲率辐射，脉冲星磁层在脉冲星的辐射模型中，同步辐射和曲率辐射占有极其重要...