暗星迷局:黑洞还是中子星?

一个世纪以来,黑洞的魅力吸引和激励着无数天文学家。这种神秘的天体挑战了我们对时间和空间的直觉,并成为无数科幻电影的背景。在天体物理学家看来,黑洞带来的挑战在于它很难研究:它们遥远、微小且不发光。尽管如此,对黑洞的观测在近十年来已有长足进步:现在,我们对黑洞的了解远超从前。不过,最近的一些观测似乎提供了新的信息,对黑洞形成和演化的现有理论构成挑战。     

恒星级黑洞的观测证认研究进展

具有不同质量的恒星在耗尽其热核能源后,最终可能会坍缩成为性质完全不同的致密天体,如白矮星、中子星或者黑洞。从20世纪30年代起,黑洞的观测及其证认一直是天体物理学的研究热点之一。首先简要地回顾了恒星级黑洞的形成及其候选天体的研究历史;然后介绍了如何从观测上证认恒星级黑洞:接着详细讨论了恒星级黑洞的质量和自转参数的测量方法;最后介绍恒星级黑洞观测及其证认的最新研究进展,并做出结论:目前已经有充分的证据宣告在部分吸积X射线双星中存在恒星级黑洞。     

发现早熟的特大质量黑洞

钱德拉X射线天文台已经获得确凿证据证明,一个大爆炸后不到10亿年形成的类星体含有一个完全成熟的、生成能量相当于太阳20万亿倍的黑洞。存在于宇宙如此早阶段的黑洞向星系和大质量黑洞形成理论提出了挑战。剑桥哈佛—史密松天体物理中心的天文学家观     

旋转带电天体外引力场某些性质的研究

本文根据矢量引力子场度规场理论,讨论了旋转带电天体外引力场的某些性质,得出如下结果:1.黑洞不可能具有角动量和电荷,即转动的天体(无论带电与否)不可能是黑洞。Kerr黑洞及Kerr-Newman黑洞是不存在的。2.对于一个旋转的带电的轴对称天体而言,存在着一个与θ有关的“临界径向(坐标)距离”r_k(θ),当r>r_k(θ)时,天体的引力场表现为通常的吸引作用;而当R(天体半径)相似文献   

Blazar天体的辐射特性研究

收集了47个Blazar天体的短时标光变资料,估算了中心天体质量和不同波段辐射区域,并对估算结果作了统计分析,发现Blazar天体中心黑洞质量在10~7M_☉到10~(10)M_☉之间,BL Lac天体与平谱射电类星体中心黑洞质量有很大差异,平谱射电类星体中心黑洞质量大于BL Lac天体中心黑洞质量;红外波段和γ射线波段辐射区域大小相似.同时,利用收集到Blazar天体的热光度分析了Blazar天体热光度与短时标光变之间的关系,证实了射电选BL Lac(RBL)天体和平谱射电类星体(FSRQs)的辐射是强成束的,但相对论聚柬效应对X射线选BL Lac(XBL)天体的辐射影响较小.     

BL Lac天体中不同类型的黑洞吸流(英文)

给出的 2 3个BLLac天体的Hβ发射线光度分布呈现双峰结构 ,研究表明 :对于Hβ发射线光度大于 1 0 4 1ergs- 1的BLLac天体 ,其中央黑洞吸积盘很可能是标准盘。而对于Hβ发射线光度小于 1 0 4 1ergs- 1的BLLac天体 ,其中央黑洞吸积流已从标准盘转变为ADAF .本文提出了一种估计BLLac天体中央黑洞质量的新方法。     

黑洞吸积率与喷流能量相关性讨论

喷流的形成与黑洞吸积向来密不可分。分析黑洞吸积率与其喷流能量的相关性对研究黑洞内部结构以及喷流形成的具体原因具有重要的意义。从文献资料中收集了24个数据源,这些源包含了13个射电选BLLac天体(RBL)和11个平谱射电类星体(FSRQs)。通过样本数据研究黑洞吸积率与喷流能量以及γ射线流量密度的相关性。研究结果表明:(1)24个活动类星体的吸积率与喷流能量存在明显的相关性,这与Allen等得出的结论相同;(2)射电选BLLac天体与平谱射电类星体的喷流能量分布存在一定差异;(3)射电选BLLac天体的吸积率与γ射线流量密度相关性并不明显,但平谱射电类星体的吸积率与γ射线流量密度之间具有一定的相关性;(4)研究结果进一步证明了喷流能量不仅与黑洞质量有关,同时也很可能与黑洞的吸积存在关系。黑洞喷流的形成很可能是黑洞质量与吸积共同作用的结果。这些研究结果与其他方法获得的结果是一致的。     

黑洞天体活动的基本面研究

活动星系核(中心黑洞质量MBH^10^6-10^10M⊙)和黑洞X射线双星(MBH^10M⊙)普遍被认为具有相似的中心引擎:黑洞、吸积盘和喷流.类似的中心引擎、质量相却差如此之大(6{9个数量级)的两类黑洞系统是否具有相似的物理仍不清楚.本文围绕不同尺度黑洞天体的物理性质和观测特性展开,主要研究了不同尺度黑洞天体活动的基本面关系以及黑洞X射线双星的能谱演化.     

Fermi耀变体的辐射特性和演化研究

搜集和计算了734个Fermi耀变体样本,包括322个蝎虎天体(其中148个高峰频蝎虎天体、73个中峰频蝎虎天体以及101个低峰频蝎虎天体)和412个平谱射电类星体(其中18个高峰频平谱射电类星体、45个中峰频平谱射电类星体以及349个低峰频平谱射电类星体)。研究了每个子类的红移分布、黑洞质量分布以及γ射线光度的分布,并对其红移、黑洞质量、γ射线光度以及同步峰值频率的相关性进行了分析,结果表明:(1)根据红移与γ射线光度分别从高到低的排序,得到Fermi耀变体的演化序列遵循平谱射电类星体→蝎虎天体,且高同步峰频耀变体→中同步峰频耀变体→低同步峰频耀变体,但根据黑洞质量从高到低得到的演化序列不同,这可能是黑洞质量的估计误差以及黑洞质量样本数量较少造成的;(2)Fermi耀变体每个子类的红移与黑洞质量、黑洞质量与γ射线光度之间正相关;(3)Fermi耀变体每个子类的红移、γ射线光度分别与同步峰频之间反相关,黑洞质量与同步峰频之间不存在相关性。     

活动星系核与类星体中致密天体的形成与并合：伽玛爆发与引力辐射

频繁的超新星爆发可用以解释活动星系核与类星体的超高金属丰度。星团中的恒星与吸积盘相互作用导致致密天体中子星和黑洞的形成率很高,这些致密天体与红巨星很容易形成双星系统,而后形成（ＮＳ／ＢＨ,ＮＳ／ＢＨ） 双星由于引力辐射最终导致并合而形成伽玛射线爆发。我们估计了伽玛射线爆的爆发频率,发现与观测相符。     

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。     

张力透镜探黑洞

宇宙就像看似无尽的海洋,到处都是恒星、星系和星云。在其中,我们看到了启发整个人类历史的银和星座。但有一种天体我们仍不了解,它的存在就是一个尚未解决的问题:黑洞是什么?它与它周围的时空是如何绑定的?就像海洋中的漩涡一样,旋转的黑洞在它们周围形成了漩涡状的时空。     

银行系中心隐藏着大量黑洞

美国的两位天文学家说,约有25000个黑洞就像围绕着中心营营飞叫的苍蝇隐藏在我们银河系的核心。 虽然,在银河系中已探知有10个恒星级黑洞候选者(见本刊1998年第4期第10页),但一些天文学家认为银河系充斥着由爆发恒星形成的黑洞,俄亥俄州立大学的米拉尔达(Jordi Miralda Escude)和古尔德(Andrew Gould)认为,这些黑洞会在银河系中心形成黑洞集团:因为这些黑洞倾向于将它们的部分轨道能量传递给在运动中不时遇到的较小的天体,丢失能量的黑洞便将向银心落去。但这种迁徙是极其缓慢的,两位科学家的计算表明:在银河系已存在的100亿年的生     

第一次称量类星体中的黑洞

天文学家第一次确定了位于可观测宇宙边缘附近的一个类星体的大黑洞的质量。估计这个黑洞和类星体是大爆炸后10亿年里形成的,由它们可以洞悉早期宇宙的情况以及黑洞和星系曾有过什么变化。天文学家用莫纳克亚山上的英国红外望远镜观测了类星体J1148+5251。装在望远镜上的成像光谱仪测量了来自这一天体的红外光谱。在离子MgⅡ,即失去一个电子的镁原子的发射线上有一个特殊加强。     

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。     

含有磁单极星系核的非黑洞模型

本文以磁单极催化核子衰变反应(Rubakov和Callan效应)作为能源,建立了星系核巨型致密天体的磁单极非黑洞模型(其中磁单极含量低于Parker极限值)。本文结论如下:只要磁单极催化核子衰变反应存在(即使截面积10~(26)cm~2),它就有可能作为主要能源来维持星系核这类超巨型致密天体的巨大光度,使其不致于塌缩成为黑洞,即超巨型致密天体的黑洞厄运是可以避免的。此模型目前的主要观测依据是:磁单极催化反应可以不断地产生大量正电子,由此发射出很强的正负电子对湮灭线,这在银心以及其他星系核中已经被观测到。     

宇宙信息

首次发现紧贴黑洞视界的磁场 欧洲空间局的国际1射线天体物理实验室观测到了在1毫秒内即将要掉入黑洞的超高温物质。但这些物质并没有就此完全消失,其中一些最终死里逃生。没有人愿意靠近黑洞。在距离其视界（物质甚至是光一旦进入就无法再出来的边界）几百千米的地方,     

相对论自旋动力学系统的数值研究

<正>自旋致密双星是宇宙中的重要研究对象.其中,由恒星级致密天体绕转超大质量黑洞构成的极端质量比旋进系统(EMRIs)是美国宇航局LISA引力波探测计划的首选目标源之一,对其研究和观测不仅可以直接检验广义相对论的引力波预言,测量中央黑洞的质量和自旋,还可以揭示黑洞视界附近的基本物理性质,具有重要的物理和天体物理意义.     

黑洞吸积理论及其天体物理学应用的近期发展(Ⅰ)

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、伽马射线暴等的重要物理基础。该文评述了近年来黑洞吸积理论,尤其是径移主导吸积流(advection-dominated accretion flow,ADAF)模型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。全文分为两篇,该文是第一篇,内容是关于黑洞的热吸积流理论及其在银河系中心的应用。     

高红移大质量星系的形成与演化

星系形成及演化一直是天体物理研究中最重要的领域之一.近10 yr来星系形成及演化的研究取得了突破性进展,主要包括:(1)近邻星系在颜色-星等图上呈现双峰分布,早型星系普遍颜色较红,而晚型星系颜色偏蓝;并且近邻宇宙红星系的总质量相对于红移z=1时至少增长了1倍,意味着存在蓝星系到红星系的转化过程.这一转化过程是如何发生的成为现代星系形成演化领域最重要的问题之一;(2)星系中心超大质量黑洞质量跟核球质量有很强的相关,意味着黑洞演化跟星系演化有着紧密的关系.黑洞的活动(活动星系核)如何影响星系演化也成为了亟待解决的问题之一.然而近邻宇宙中的大质量星系基本都已停止了剧烈的恒星形成活动和黑洞活动,因此,要回答这些问题,我们需要仔细研究宇宙早期红移在z≈2的星系性质.在这一红移处,星系中的恒星形成和黑洞增长均处于高峰期.