X射线脉冲星周期的变化与吸积盘边界的K-H不稳定性

本文在中子星磁层与吸积盘之间引入了一个速度、密度、压强和磁场都连续变化的有限厚度的剪切层,以代替Anzer理论中的切向间断面,用磁流体力学方法讨论了中子星磁层与吸积盘交界处等离子体可压缩情况下平面波扰动的K-H不稳定性。结果表明,K-H不稳定性依然存在,径向波矢扰动成为不稳定的主要模式。文中特别讨论了剪切层厚度取值对中子星自转的影响,表明适当调节剪切层厚度就可解释X射线脉冲星周期的变化。将此模型应用到脉冲X射线源Her X-1上,得到较好的结果。     

异常X射线脉冲星与强磁星

早在1967年,休伊什和贝尔发现的脉冲星即被证明为具有强磁场的中子星。稍后,人们又发现蟹状星云中子星发射X射线脉冲。20世纪70年代"乌呼鲁"卫星发现,半人马座X-3和武仙座X-1也有周期X射线脉冲发射,它们的脉冲周期分别为4.84秒和1.24秒。这些X射线源现在称为"正常X射线脉冲星"。正常X射线脉冲星分为两类,一类是单个中子星,它们的辐射能来自旋转,另一类是双星系统内的中子星,它们的辐射能由引力很强的中子星从吸积的伴星物质中得到。1979年12月,格利高里和法尔曼用"爱因斯坦天文台"观测新发现的可变射电源时,在仙后座里拍摄到一个奇怪的天     

Ⅰ型X射线暴和中子星周围物质的相互作用研究进展

Ⅰ型X射线暴是发生在中子星小质量X射线双星表面的不稳定核燃烧过程。Ⅰ型X射线暴的辐射可对中子星周围的物质产生显著影响。文章回顾了Ⅰ型X射线暴与中子星周围物质之间的相互作用的观测结果和理论解释,包括坡印亭-罗伯逊效应引起的吸积率增加、Ⅰ型X射线暴能谱中的吸收限特征、吸积盘反射、千赫兹准周期震荡信号的变化、冕冷却导致的硬X射线缺失等;此外,还介绍了NICER卫星相关观测的最新进展。     

反常X射线脉冲星的研究进展

反常X射线脉冲星（Anomalous X-ra Pulsars，简称AXP）是一类特殊的X射线源。与X射线脉冲星（通常处于大质量X射线双星系统中）相比，它们具有以下特征：X射线谱较软、光度低页稳定（≈10^27－10^29J.s^-1）、自转周期集中在10s左右稳定增长、迄今没有找到它们的光学、红外、射电的对应体、有一些可能戌超新星遗迹成协等。由观测到的自转周期变化可以确定它们的自转能损不足以提供有X射线辐射。解释AXP能源机制的理论模型目前主要有两大类：在吸积模型中，AXP被认为具有正常磁场强度（≈10^8T）的中子量，物质吸积提供X射线辐射原能源，并造成中子星的自转变化；另一种观点认为AXP是具有超强磁场（≈10^10-10^11T）的中子量（即磁星），其辐射能源来自它们巨大的磁或残余的热能，观测到的自转周期及其变化被归因子中子星的磁偶极辐射和物质抛射。两种模型各有优缺点，但目前看来观测事实对磁星模型较为有利。为了进一步明确AXP的性质，提供解释它们能源机制的线索，在介绍AXP的基本观测特征和理论解释的基础上，还将AXP与射电脉冲星、特强磁场射电脉冲量、射电宁静脉冲星侯选体及软γ射线复现源分别进行了比较。     

软伽玛射线再暴体（SGRs）研究进展

对SGRs的主要观测特征－－在软伽玛射线波段的重复爆发及持久性的周期的X射线辐射－－进行了回顾，介绍了SGRs的一些理论模型，其中磁星（具有甚强磁场的中子星）模型较合理地解释了现有的观测事实。     

Circinus X-1 在转换期的能谱和功率谱

Circinus X-1是小质量X射线双星(LMXB),它的能谱和时变十分复杂而独特。在不同的观测时期,它的硬度强度图(HID)和双色图(CCD)显示了不同的形状。本文选择了Circinus X-1正处于X射线流量从高向低转换期间的观测数据,通过对这一时期HID和相应能谱和时变性质的讨论,并将所得结果与1997年观测到的高亮度期间的能谱和时变性质(Shirey 1999)进行对比研究,进一步找到源的强度变化对其X射线辐射性质的影响。     

Ⅰ型X射线暴多峰结构的研究进展

Ⅰ型X射线暴(热核暴)是发生在小质量X射线中子星双星系统中X射线波段流量突然大幅度增加的一种高能现象.在热核闪模型下,此现象被认为主要由中子星表面热核不稳定燃烧主要引起的.典型X射线暴的光变曲线呈现快速上升(1～5 s)、e指数下降(10～100 s)的单峰结构.随着X射线暴样本的增加,在观测上出现了一类多峰结构的热核...     

小质量X射线双星中中子星自转演化的研究

为解释毫秒脉冲星自转周期的观测数据和理论结果之间的差异,采用数值分析的方法研究了小质量X射线双星中中子星的自转演化.在计算中,分别考虑了辐射压和中子星辐照引起的物质交流的不稳定性对系统的影响.结果如下:(1)吸积盘内的辐射压会使自转周期有小幅增加,中子星辐照导致的物质传输率的变化会缩短演化路径中自转减慢的阶段;(2)同时考虑辐射压和中子星辐照时在物质传输的高态阶段吸积会被辐射压抑制;(3)吸积的质量和快参数影响达到自转平衡的系统数目.     

4U0115 63:一个高能γ射线双脉冲星

自从发现短周期X射线双脉冲星武仙座X-1发射1,000GeV γ脉冲辐射以后,学者们认为,可能其他的有类似短周期的X射线双脉冲星也有间歇的甚高能γ辐射,最近Chadwick等人对发射间歇性硬X射线双星系统4U0115 63中的3.6秒脉冲星进行了γ射线观测。观测是在1984年9月21日至29日用Dugway γ射线望远镜进行的,观测技术采用的是大气切伦柯夫光探测。选择这个天体作为可能的γ射线发射体,是由于它的光度、自转加速率及脉冲周期等是在北半球可观测天体中最接近武仙座X-1的相应值。     

估算有中子星作伴星的黑洞质量

在本文中，我们讨论了由中子星和黑洞构成的密近双星系统的引力效应。首先，我们清楚地解释了引力辐射存在引起的轨道圆化，并估算了圆化的时间尺度。求解了围绕史瓦西黑洞作圆轨道运动的矢量进动方程，得到了一个精确解。由进动周期和中心黑洞的质量的关系，我们得到了估算中子星伴随的黑洞质量的方法。随后我们讨论了以中子星脉冲信号随自旋进动变化来寻找黑洞的方法。     

天鹅座X-3的高能γ射线

对欧洲γ天文卫星COS-B数据的分析迄今未能发现在天鹅座X-3位置上存在着γ射线点源,从1977年6月到1980年6月,COS-B对Cyg-X天区进行了三次观测,各次观测的主要参数见表1,在第22次观测和第36次观测期间,天鹅区X-3大部分时间处于X辐射低态,各自只有6天左右处于高态;在第51次观测期间,大部分时间为X辐射高态,只有7天左右处于低态。     

估算有中子星作伴星的黑洞质量

在本文中，我们讨论了由中子星和黑洞构成的密近双星系统的引力效应，首先，我们清楚地解释了引力辐射存在引起的轨道圆化，并估算了圆化的时间尺度，求解了围绕史瓦西黑洞作圆轨道运动的矢量进动方程，得到了一个精确解，由进动周期和中心黑洞的质量的关系，我们得到了估算中子星伴随的黑洞质量的方法，随后我们讨论了以中子星脉冲信号随自旋进动变化来寻找黑洞的方法。     

X射线暂现源Aql X-1的2个历元VLBI探探测

天鹰座X-1 (Aquila X-1, Aql X-1)是一个低质量中子星X射线双星,在X射线和射电波段表现为暂现源。对该源的甚长基线干涉(very long baseline interferometry, VLBⅠ)观测不仅为中子星X射线双星的射电-X射线(或喷流-吸积盘)相关性研究提供了观测依据,而且VLBⅠ亚毫角秒级的定位精度还有助于实现对该源的天体测量(包括位置、视差和自行)。由于Aql X-1常伴随着光球层膨胀(photospheric radius expansion, PRE)特征的Ⅰ型X射线暴(X-ray burst),因此,独立于物理模型的视差测量可以用来估算这类X射线暴的本征光度,并有助于对该类X射线暴的理论研究。Aql X-1已在2009年11月和2013年6月的2个历元的VLBⅠ观测中被探测到,这使得它在其他历元的VLBⅠ观测中的搜寻范围显著变小,并大大降低了其他历元的VLBⅠ观测的探测阈值。处理并分析了观测时间为2010年1月和2010年7月的两组VLBA (Very Long Baseline Array)的历史数据,并证认了Aql X-1的2个新的亚毫秒级精度的VLBⅠ探测,其置信度分别达到99.998 6%和99.998 4%。此外,2010年7月Aql X-1出现在其2010年1月位置的西南面,这与之前发布的Aql X-1的自行方向大体一致,意味着Aql X-1在2个历元间的位移主要来源于自行。最后发现,这2个VLBⅠ观测的历元正对于X射线的软硬态转换窗口,这符合之前对该源的射电-X射线的相关性研究结果。     

Cyg X-3X光子场对γ射线的吸收效应

本文详细讨论了X射线双星Cyg X-3 的X光子场对γ射线的吸收效应.计算结果表明:当Cyg x-3 的X光子发射场处于高态时,从致密中子星附近发射的能量为10~2—10~4MeV的γ射线约有60％被其吸收,吸收过程产生的正负电子的逆Compton 散射会使出射能量10—70MeV的γ射线强度平均增加约50％.计算的γ射线能谱与实验观测结果基本相符.     

双星X射线源与中子星的自转减速

一银河系内的致密X射线源中,有一类被确认为密近双星,例如武仙座X-1、半人马座X-3等,用吸积模型来说明它们的性质是比较成功的.观测表明,武仙座X-1和半人马座X-3等X射线源都有一个周期稳定的脉动成份,其周期分别为1.24秒和4.8秒.由于这些脉动成份的时标很短,吸积子星很可能是中子星,而周期性的脉动则是由中子星的     

磁化中子星发射线的激射不稳定性理论

在中子星磁轴吸积柱的上部,少数高能电子通过磁镜点反射,可使部份电子的速度分布形成非热分布,由此激发激射(Maser)不稳定性。波被放大,发射出频率近似为电子迴旋频率及其倍频的相干辐射。用此模型计算了HerX-1的迴旋线发射。发现不稳定性增长率与吸积柱中电子数密度成正比,因而比非相干散射产生的连续辐射随电子数密度增长更快;而且发射线的强度和能量均与脉冲相位关联。这个理论可解释近期的HerX-1观测结果。     

变化磁场中相对论电子系集体的共振逆康普顿散射谱

强磁场中的共振逆康普顿散射(RICS)是产生伽玛射线的有效机制．在前文工作的基础上，导出强磁场中子星中具有幂律能谱的大量相对论电子沿中子星磁轴向外运动时在变化磁场中产生的集体RICS辐射谱(RICS谱光度)的基本公式．由此得到在中子星周边几种典型的低频辐射场中集体RICS辐射谱形的简单解析表示(如热轫致辐射场、黑体辐射场，以及非热低频幂律谱辐射场)，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，其谱形都是两段式(折断的)的幂律谱形式，与周边低频场性质无关．通过计算，再一次论证RICS机制是伽玛射线脉冲星和伽玛暴(GRBs)在高能射线段(硬X-射线和伽玛射线)辐射的一个理想的高效辐射机制。     

中子星X射线双星中kHz QPO现象的理论解释

罗西X射线时变探测器(RXTE)在中子星小质量X射线双星中发现了千赫兹准周期振荡现象(kHzQPO)。kHzQPO的频率一般在几百到上千赫兹,其动力学时标与吸积盘最内部区域物质的运动时标一致,因此普遍认为kHz QPO产生于中子星表面附近区域,携带了来自中心中子星及周围强引力场信息,如质量、自转周期、角动量、半径、磁场等。kHz QpO现象的理解为研究强引力场和致密物质状态开启了一扇新的窗口。着重介绍基于kHz QPO的基本现象和相应的理论模型。     

湍动等离子体散射对天体X射线谱的作用

天体(包括太阳)活动区常常伴随着出现等离子体湍动。这种湍动的散射作用,势必会大大改变该区产生出来的辐射谱的特征及“大气”结构。观测到的宇宙X射线源大多数具有较大的辐射谱指数,用通常的康普顿机制(或同步加速机制)来解释这种谱特征是困难的。但是,考虑到等离子体湍动散射对辐射转移过程的作用,这种困难即可克服,并可在很宽的谱指数范围内与观测谱相拟合。本文具体研究了等离子体湍动散射对康普顿过程的作用,得到了甚宽的X射线辐射谱,并从理论上得出了对应活动区的大气结构模型,与经验模型相吻合。这表明,考虑等离子体湍动散射对天体活动区所产生的辐射的作用是很重要的。     

SN1987A晚期X射线辐射的分析

在中央中子星吸积模型较好地解释了超新星ＳＮ１９８７Ａ晚期光度演化的基础上,本文提出了ＳＮ１９８７Ａ晚期Ｘ射线辐射的一种新的解释．利用模型计算出的吸积光度以及ＳＮ１９８７Ａ膨胀气体包层的化学组分及分布,计算了出射的软Ｘ射线（０．５２ｋｅＶ）光度的演化,并与观测作了比较．我们认为ＳＮ１９８７Ａ晚期由中央中子星吸积产生的软Ｘ射线光度经过一段时间的增长后,将在４１００天左右开始下降．