激变变星3种周期振荡现象 的观测研究进展

激变变星(Cataclysmic Variables, CV)的典型特性是其存在3种周期振荡现象,周期振荡指准周期性的光度快速变化.按光变时标由短到长, CV的周期振荡可分为矮新星振荡、长周期矮新星振荡和准周期振荡.对3种不同振荡在观测上的特征以及在不同亚型CV中的表现进行了介绍,并阐述了可能产生3种周期振荡的物理机制.这些振荡现象为人们研究白矮星的吸积和几何提供了丰富的信息和线索.     

平谱射电类星体3C 454.3中长周期有效谱指数特性研究

耀变体是一种非常活跃的活动星系核,研究它的有效谱指数是认识其内部结构和辐射机制的有效方法。文中数据来源于目前已公布的SMARTS(Small and Medium Aperture Research Telescope System)数据库,共682组具有B, V, R, J和K波段的准同时性的观测数据,用LSP(LombScargle Periodogram)方法研究了其有效谱指数的特性,研究结果表明,3C 454.3光学和红外波段光变之间呈正相关;光学和红外波段光变存在两个主导周期,分别约为1.2年和4.5年;双黑洞结构模型中双黑洞质量比约为2∶1。     

ESO 113-G010的一对准周期振荡信号

2005年11月XMM-Newton望远镜对窄线赛弗特星系ESO 113-G010进行了长达100 ks的观测.采用Lomb-Scargle周期图(LSP)法和加权小波Z变换(Weighted Wavelet Z-transform,WWZ)两种方法对数据进行分析,发现存在着～2.24 11和～4.09 h准周期振荡(Quasi-Periodic Oscillation,QPO),其置信度分别为7.3σ和4.8σ.这两个QPO信号的周期具有大约1:2 (1:1.83)的关系.在该源的其他的观测中并没有发现QPO信号,表明这是一种暂现现象.ESO 113-G010中心黑洞的质量MBH和其QPO频率f_(QPO)满足已知的从恒星级黑洞到超大质量黑洞的质量与QPO频率之间的对数线性关系.该源的能谱分析显示在1 keV以下有软X射线超的现象.     

黑洞暂现源中的准周期振荡现象

黑洞暂现源是中心天体为恒星级黑洞的X射线双星,其X射线辐射是暂态的。目前已经得到认证的黑洞暂现源总共有17个,黑洞候选体有32个。黑洞暂现源中普遍存在准周期振荡(QPO)现象,按照频率的不同可以将黑洞暂现源中的QPO分为低频QPO和高频QPO两类。相对论性进动模型是现阶段解释低频QPO现象最成功的理论模型,除此之外径向振荡模型和盘振荡模型也可以解释某些低频QPO现象;而高频QPO现象可以用相对论性共振模型以及盘振荡模型解释。研究黑洞暂现源QPO现象有利于更好地了解吸积的本质以及内吸积流的性质,同时为研究黑洞周围强引力场效应提供了窗口。此外,存在一些与QPO现象有关的经验关系,对这些经验关系的研究可以对现有的理论模型提出限制条件。     

活动星系核射电延展区观测和理论研究

随着探测设备角分辨率和灵敏度的提高,喷流、喷流节点和热斑等活动星系核延展结构在射电、红外、光学、X射线等越来越多的波段被探测到,分辨出其更细致的结构,促进了理论研究热潮的兴起,使该领域成为当今天体物理研究的活跃领域之一。喷流是由活动星系核中心产生的准直等离子体外流,由中心黑洞驱动。至今,对喷流的成分、产生、准直原理和加速机制等基本问题并不清楚。另一方面,对于喷流、喷流节点和热斑等活动星系核延展区的辐射机制,一般认为其射电和光学辐射由相对论电子的同步辐射产生,但X射线的起源就存在着一定的争议。简单概述该领域近年来观测和理论研究进展。     

吸积盘随机振荡光度功率谱密度中低频准周期振荡现象的研究

采用含有频率涨落噪声和指数形式关联随机力作用的广义朗之万(Langevin)方程模型描述黑洞吸积盘的垂向振荡,推导出吸积盘随机振荡光度功率谱密度的解析表达式,并讨论了系统参数对功率谱密度中低频准周期振荡(Low Frequency Quasi-Periodic Oscillations,LFQPOs)现象的影响。研究结果发现选取合适的系统参数时,功率谱密度曲线上出现了一个基频和一个二次谐频的共振双峰低频准周期振荡,基频峰对应的中心频率为吸积盘振荡的特征频率;随机力关联时间决定了基频峰的高度和宽度,频率噪声强度和粘滞阻尼只对二次谐频峰产生影响。结果说明吸积盘的随机振荡模型可以作为低频准周期振荡起源的一种解释。     

3C 120射电光变曲线中的一个可能周期

本文利用两种周期分析方法(Jurkevich方法和功率谱方法)分析了赛弗特星系3C120五个射电波段的光变曲线(4.8,8,14.5,22和37 GHz)。结果发现了一个大约为4.2a(年)的周期共同存在于5个波段的光变曲线中。这个周期可能能用双黑洞模型来解释。     

太阳射电爆发中Spike辐射的准周期振荡

本文介绍了在1981年5月16日微波大爆发中毫秒级时间轮廓Spike辐射中发生的准周期振荡现象。这种准周期振荡可能与日面活动区磁杯中的阿尔芬波运动有关,由此我们可以得到爆发源区一些基本物理条件。最后对于准周期振荡现象对Spike辐射的作用和影响作了简单的讨论。     

双黑洞并合与黑洞逆向吸积

黑洞是广义相对论理论预言的天体,也是很多天文现象,如类星体、活动星系核、喷流、吸积盘的中心引擎。根据广义相对论,宇宙中的黑洞可以由质量和自旋两个参数来描述。对比黑洞质量的测定,自旋的测量较为困难。但自旋的方向与很多天文现象密切相关。如果黑洞自旋方向与吸积盘的转动方向一致,将形成正向吸积的天文现象;反之,如果黑洞自旋的与吸积盘的转动方向相反,将形成逆向吸积的天文现象。利用宽线区尺度与光学光度之间的关系,最近的研究发现了逆向吸积盘的可能候选体。利用双黑洞并合的物理图像提出了一种逆向吸积盘的物理形成机制,并定量计算了相关的逆向吸积盘形成率。发现了超大质量双黑洞系统的质量比分布与类星体逆向吸积盘的形成率之间存在定量关系,该定量关系可以通过未来的空间引力波探测以及逆向吸积盘的探测进行检验。     

耀变体的喷流物理研究

<正>活动星系核(AGN)是一类特殊的活动星系,核心存在着猛烈的活动现象和剧烈的物理过程.耀变体(blazar)是活动星系核的一个子类,其具有相对论性喷流且喷流视角很小,因此集束效应较强,观测到的辐射基本都来自于喷流.相对论性喷流物理还很不清楚,如喷流的形成、喷流的准直和喷流的物质成分等.耀变体多波段辐射为喷流主导,为研究喷流物理提供了理想的实验室.本论文第1章介绍了AGN和blazar研究的部分进展.第2章进一步介绍了blazar常用的喷流模型.     

活动星系核中心的双黑洞

不久前,《自然》杂志刊载文章介绍了一项包括中国在内的多国天文学家合作研究成果,证实活动星系核0J287中心存在双黑洞系统,并可由此检验爱因斯坦的广义相对论。OJ287属于一类特殊的活动星系核,它的亮度变化起伏不定,但变化周期却颇为准确。0J287正好处在黄道带上,许多专业和业余天文学家在搜寻彗星和小行星的时候会顺带观测它,因此他在光学波段的资料可以追溯到1890年。     

活动星系核动量驱动反馈机制的研究

观测中发现星系中心超大质量黑洞的质量与星系核球速度弥散或星系核球质量之间存在紧致关系。一般认为这类关系是由活动星系核反馈造成的,但是活动星系核反馈过程的微观物理实现并不清楚。甚至活动星系核反馈的提出者(Silk)也对其有效性提出质疑。利用星系的观测数据重新考虑了活动星系核的反馈过程,检验了活动星系核反馈的有效性。收集了一个包括29个星系的样本,通过样本星系的观测数据对它们的势场和由动量反馈而致的气体壳层在势场中的运动做了更准确的研究,发现绝大多数星系的动量反馈是有效的。     

黑洞磁层解析解的研究进展

黑洞磁层理论在高能天体物理研究中扮演着重要角色,如活动星系核相对论性喷流的产生机制、伽玛射线暴等。寻找黑洞磁层的解析解对于理解这些重要天体的物理过程具有重要的意义。主要对黑洞磁层理论及其解析解的研究进行回顾。首先,详细地介绍了黑洞电动力学与黑洞无力磁层理论的主要内容,并讨论了从旋转黑洞提取能量的BZ机制。然后,回顾了过去几十年天文学家们寻找黑洞无力磁层解析解的发展历程与主要成果,并详细地介绍了无穷远处渐进解的求解思想与过程,给出这些研究对于寻找解析解的启发,分析了当前求解Grad-Shafranov方程(简称GS方程)所面临的主要问题与挑战。最后,讨论了黑洞磁层解析解研究的工作方向。     

黑洞吸积理论及其天体物理学应用的近期发展(Ⅱ)

黑洞吸积理论是天体物理学的一个基础理论,是认识许多高能天体系统如活动星系核、黑洞X射线双星,以及伽马暴等的重要物理基础.该文评述近年来黑洞吸积理论尤其是径移主导吸积流模型(advection-dominated accretion flow)及其变种的主要发展,并介绍该理论在银河系中心、低光度活动星系核、黑洞X射线双星等方面的应用.共分为两篇,该文是第2篇,内容是关于黑洞热吸积流理论在低光度活动星系核以及黑洞X射线双星方面的应用.     

发现圆规座星系核中心异常现象

潜伏在许多星系中心特大质量黑洞,质量通常达到太阳质量的10亿倍。当物质被吸入黑洞时,会被压缩,变热,并产生强烈的辐射。因此,黑洞被认为是异常亮的活动星系的能源。 大部分特大质量黑洞被气体和尘埃构成的厚     

径移主导吸积盘的含时数值模拟

黑洞吸积被认为是活动星系核的能量来源,而研究黑洞吸积最主要的难题是要解释吸积气体的角动量是如何转移出去的.黑洞吸积盘理论提出通过粘滞力矩转移角动量.径移主导吸积盘模型(advection-dominated accretion flow,简称ADAF)是几何厚、光学薄的低吸积率吸积盘模型,它在解释低光度活动星系核的一些观测现象时获得了很大的成功.近年来,随着计算机技术的迅猛发展,数值模拟在天体物理研究中获得了广泛的应用,也取得了突破性的进展.主要工作是用数值模拟方法研究ADAF整体解作为初始条件模拟黑洞的吸积过程.     

活动星系核X射线本征谱指数与爱丁顿比关系的研究进展

活动星系核是中央核区有剧烈活动的(河外)星系总称。随着观测技术不断进步,人们对活动星系核的研究越来越多,对其理解也越来越深刻。总结整理了近年来对活动星系核X射线本征谱指数与爱丁顿比关系的观测结果,揭示出如下V形关系图像:随着爱丁顿比由大变小,X射线本征谱指数与爱丁顿比由存在正相关关系,转变为存在负相关关系。一般认为,这一观测现象反映了随着吸积率的降低,黑洞吸积模式发生了变化,由高吸积率时的标准薄盘吸积变为低吸积率时的辐射无效吸积流。这表明,基于标准薄盘的最基本的活动星系核统一模型虽然能够成功地解释较高光度活动星系核的很多观测现象,但却需要做一定的修正,以解释低光度活动星系核的一些观测性质。同时,将来有希望利用这一相关关系估算活动星系核一些重要参数,如中央超大黑洞质量、吸积率等,从而帮助人们更好地理解活动星系核的辐射机制和演化过程。最后对这一领域的研究进行了总结与展望。     

近邻活动星系核的燃料供给机制——空间可分辨观测的研究进展

活动星系核是星系中央的剧烈能量释放现象,伴随有光度高、尺度小、多光变和发射线强等观测特征。研究活动星系核的燃料供给机制不仅可以帮助人们认识黑洞的吸积和质量增长过程,而且对于人们了解黑洞与其寄主星系的共同演化过程也十分有意义。首先简要讨论了燃料供给中的四个关键问题。然后着重从哈勃空间望远镜的观测、光学和近红外积分视场光谱的观测,以及冷气体的观测三个方面介绍了近邻星系核区的观测结果并进行了讨论。上述观测研究表明,星系中的各类非轴对称性结构(如大尺度的棒,核棒套在棒内,核旋臂套在棒内,核区卵形扭曲套在棒内等)能够有效转移气体的角动量并使其向星系中央内流,因而对于活动星系核的燃料供给具有一定的作用。最后,对全文进行了总结并且对未来的研究做出展望。     

有吸积盘时径向运动云的谱线轮廓

在活动星系核的黑洞模型中,黑洞附近运动的电离云所发出的光线将要受到多普勒频移、引力红移和光线偏折等效应的影响,如果黑洞周围还有吸积盘存在,电离云的辐射还可能被吸积盘遮挡。本文全面地考虑了这些效应,利用光子输运方程方法,给出了在Schwarzchild度规中径向运动电离云发出的谱线轮廓的精确解,并发现在某些情况下将出现不对称的双峰结构。     

活动星系核连续谱辐射

连续谱辐射是研究活动星系核结构主要手段之一，谱型，光变，偏振是表征连续谱性质的最主要内容，活动星系是的最主要特征是几乎覆盖了整个电磁波波段，且有着大幅度和快速时标的光变，主要评述了活动星系核从射电到γ射线的全波段性质，观测对活动星系结构核的物理限制及现存的物理模型和解释，并指出了将来的课题。