黑洞吸积盘内区温度的分布特征和演化特征

对黑洞吸积盘内区温度的径向分布特征和演化特征作了详细的讨论．结果表明：（１）盘内区的温度并非随径向坐标ｒ单调减少,在接近盘的内边缘处有一个盘温的峰值环．在盘温的峰值环和盘的内边缘之间形成一个温度梯度很大的冷却区;（２）在盘吸积的过程中,盘内区温度的峰值和冷却区的平均温度梯度均随中心黑洞的无量纲角动量ａ的增加而单调增加,而金温峰值环半径和冷却区的径向宽度均随ａ的增加而单调减小;（３）盘的热辐射光度随ａ的增加而单调增加．     

黑洞在顺行吸积和逆行吸积中的演化特征

分别在薄盘和厚盘两种情况下,讨论吸积盘的中心黑洞在顺行积和逆行吸积中的演化特征,结果表明,黑洞的温度和熵在逆行吸积与顺行吸积中的演化特征很不相同;在顺行吸积中黑洞的温度单调减小,而在逆行吸积中黑洞的温度存在一个极大值;在吸积的全过程中,黑洞的熵始终是增加的,而且逆行吸积中黑洞熵的变化率要比顺行吸积中的黑洞熵的变化率大得多,此外还讨论了在吸积过程中,黑洞质量的相对变化与黑洞自转的相关性。     

黑洞吸积盘的演化与黑洞自转：Ⅰ.薄盘的演化

在同时考虑薄盘吸积与ＢｌａｎｄｆｏｒｄＺｎａｊｅｋ过程的条件下讨论了黑洞吸积盘的的演化,并指出黑洞的无量纲角动量ａ是标志黑洞吸积盘演化特征的重要参量．得到描述黑洞自转的３个特征值：（１）ａＩ≈０．９８３标志在薄盘吸积与ＢｌａｎｄｆｏｒｄＺｎａｊｅｋ能量提取机制的作用下,中心黑洞的无量纲角动量ａ演化的上限;（２）ａＩＩ≈０．９４０对应于黑洞薄盘内边缘半径ｒｍｓ演化的极小值;（３）ａＩＩＩ≈０．８２４对应于活动星系核射电噪度（ｒａｄｉｏｌｏｕｄｎｅｓ）的极大值     

黑洞吸积盘内边缘半径的演化

本文用广义相对论讨论了黑洞吸积盘内边缘半径ｒ（ｍｓ）的演化规律。结果表明，吸积盘的中心黑洞在由Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ型向极端Ｋｅｒｒ型演化的过程中，黑洞的角动量变化对ｒ（ｍｓ）的影响始终比黑洞的质量变化对ｒ（ｍｓ）的影响大。在此过程中ｒ（ｍｓ）始终是连续、单调减小的。本文得出ｒ（ｍｓ）对时间变化率的取值范围，并对其物理意义作了讨论。     

黑洞吸积盘内边缘半径的演化与Blandford-Znajek过程

分别在薄盘和厚盘两种情况下,详细讨论了Ｂｌａｎｄｆｏｒｄ－Ｚｎａｊｅｋ过程对黑洞吸积盘内边缘半径演化的影响．结果表明,中心黑洞的无量纲角动量演化到某一临界值时;黑洞吸积盘的内边缘半径的变化率将由负交正．尽管盘的内边缘半径的极小值出现在Ｋｅｒｒ黑洞的能层的外边界上,但内边缘半径仍不可避免地会演化到Ｋｅｒｒ黑洞的能层中去．     

黑洞吸积盘内边缘半径的演化与Blandford—Znajek过程

分别在薄盘和厚盘两种情况下,详细讨论了Ｂｌａｎｄｆｏｒｄ－Ｚｎａｊｅｋ过程对黑洞吸积盘内边缘半径演化的影响。结果表明,中心黑洞的无量纲角动量演化到某一临界值时,黑洞吸积盘的内边缘半径的变化率将由负变正,尽管 内边缘半径的极小值出现在Ｋｅｒｒ黑洞的能层的外边界上,但内边缘半径仍不可避免地会演化到Ｋｅｒｒ黑洞的能层中去。     

黑洞附近吸积流的稳定性研究

本文采用了多方物态方程ｐ＝ｋρ＾（１＋１／ｎ）研究了在黑洞附近跨声速α吸积盘的径向线性稳定性，在导出扰动色散关系时考虑了吸积流的径向运动速度，结果表明粘滞系数α存在一上限αｃ，当α＞αｃ时，吸积流是不稳定的，αｃ与多方指数ｎ及吸积流的径向速度ｖｒ有关。     

径向粘滞力对薄盘稳定性的影响

在吸积盘内由于吸积物质的径向运动，盘内物质间沿径向的粘滞力将会对盘的性质产生一定影响．本文计算了等温吸积盘中（考虑径向粘滞力）的不稳定性问题，对所求得的色散方程的分析表明，径向粘滞力将使吸积盘趋向稳定。本文还对径向粘滞力对盘的稳定性的影响作了物理解释，并发现径向粘滞力的引入不会引入新的稳定或不稳定模式。     

径向粘滞力对薄盘稳定性的影响

在吸积盘内由于吸积物质的径向运动，盘内物质间沿径向的粘滞力将会对盘的性质产生一定影响。本计算了等温吸积盘中（考虑径向粘滞力）的不稳定性问题，对所求得的色散方程的分析表明，径向粘滞力将使吸积盘趋向稳定。本还对径向粘滞力对盘的稳定性的影响作了物理解释，并发现径向粘滞力的引入不会引入新的稳定或不稳定模式。     

Blandford-Znajek过程对黑洞吸积盘演化的影响

本文详细讨论了在Blandford－Znajek过程中吸积盘中心黑洞的角动量和质量的总变化率与质量吸积率和能量提取率之比的关系，在此基础上讨论了BlandfordZnajek过程对黑洞吸积盘内边缘半径r_(ms)演化的影响，并证明在此过程中中心黑洞的熵总是增大的。     

黑洞吸积理论的新进展(Ⅰ):ADAF吸积理论

黑洞的吸积是天体物理学中最重要的基础理论之一。近年来该理论取得了引人瞩目的重大进展,具体表现在两个方面。其一是根据黑洞吸积必定跨声速这一特性,提出在一定条件下吸积流中会出现激波,这可称为含激波的吸积理论;其二是基于对一种局域致冷机制-贮导（advection）致冷的作用的重新认识而建立的,称为ADAF理论。在吸积盘的光学厚度很小或很大两种情况下,粘滞产生的大部分热量没有像在标准薄盘模型中那样辐射出去,而是贮存在流体中随流体的径向运动进入黑洞。与标准薄盘模型相比,贮导吸积盘具有高得多的温度和大得多的径向速度,但角动量小于开普勒角动量,吸积致能的效率要低得多。     

吸积盘整体结构的统一描述

在考虑径向对流和不同光学厚度的基础上，我们采用一般的辐射冷假设，在统一的框架内考察了吸积盘的整体结构，对α模型，我们发现在不同盘区在不同的整体结构，在吸积率较低时，存在三种类型解，光学厚的局部辐射冷解，光学薄的局部致冷解，光学薄的对流致冷解，这些解在盘内较大范围内都存在且互不交叉，但在吸积率较高和粘滞系数较大时，两种局部致冷解会相互交叉，而对流为主的解在所有盘区都稳定存在，另一方面，在吸积率较高和     

Blandford—Znajek过程对黑洞吸积盘演化的影响

本详细讨论了在Ｂｌａｎｄｆｏｒｄ－Ｚｎａｊｅｋ过程中吸积盘中心黑洞的角动量和质量的总变化率与质量吸积率和能量提到率之比β＝Ｍ＋／Ｍ－关系，在此基础上讨论了ＢｌａｎｄｆｏｒｄＺｎａｊｅｋ过程对黑洞吸积盘内边缘半径ｒｍｓ演化的影响，并在此过程中中心黑的熵总是增大的。     

吸积盘整体结构的统一描述

在考虑径向对流和不同光学厚度的基础上，我们采用一般的辐射致冷假设；在统一的框架内考察了吸积盘的整体结构．对α模型，我们发现在不同的盘区存在不同的整体结构．在吸积率较低时，存在三种类型解：光学厚的局部辐射致冷解；光学薄的局部致冷解；光学薄的对流致冷解．这些解在盘内较大范围内都存在且互不交叉．但在吸积率较高和粘滞系数较大时，两种局部致冷解会相互交叉，而对流为主的解在所有盘区都稳定存在．另一方面，在吸积率较高和粘滞系数较小时，两种光学薄解会相互交叉，而光学厚和局部致冷为主的解在所有盘区都存在．     

对等温、有磁薄吸积盘脉动不稳定性的多因素影响

本文从磁流体动力学方程组出发，用微扰法得出等温有磁薄吸积盘径向脉动不稳定性的色散方程，详细讨论了磁场、径向粘滞力和因果性修正的α型粘滞对吸积盘不稳定性的影响．我们的结论是：磁场是一种在全盘区域起作用的非稳因素，它能影响粘滞模式的不稳定性和两种声波模式（O－mode和Ⅰ－mode）的增长率．径向粘滞力是一种在全盘区域起作用的致稳因素，它主要影响两种声波模式的不稳定性．α型粘滞的因果性修正主要在盘内区起作用，它对吸积盘的不稳定性影响较为复杂：对粘滞模式和无磁盘的Ⅰ-mode，它表现为致稳因素，而对O－mode和有磁盘的两种声波模式，则表现为非稳因素．     

对等温,有磁薄吸积盘脉动不稳定性的多因素影响

本从磁流体动力学方程组出发，用微扰法得出等温有磁薄吸积盘径向脉动不稳定性的色散方程，详细讨论了磁场、径向粘滞力和因果性修正的α型粘滞对吸积盘不稳定性的影响。我们的结论是：磁场是一种在全盘区域起作用的非稳因素，它能影响粘滞模式的不稳定性和两种声波模式的增长率。径向粘滞力是一种在全盘区域起作致稳因素，它主要影响两种声波模式的不稳定性。α型粘滞的因果性修正主要在盘内区起作用，它对吸积盘的不稳定性影响较     

吸积盘和冕的研究与应用

本文主要研究有热冕存在的吸积盘的特征。首先，我们采用最新的不透明度表和态方程表对经典薄盘的结构进行了探讨。然后考虑吸积盘上下方存在的热冕，分析了冕中的物理过程并研究了冕的结构。在此基础上，我们计算了有冕盘的结构并与无冕盘比较，讨论了盘冕共存系统中物质的蒸发。采用内区径流（亦译为平流）ADAF主导吸积与外区有冕盘吸积方案，研究了黑洞双星系统中光谱态之间转换的作用，提出了黑洞双星系统中光谱态转换的新机制，主要研究成果如下：1、不透明度是吸积盘不稳定性的重要因素。不透明度表和相应的态方程表的改进对吸积盘结构的影响不大，相对于粘滞系数和混合程的不确定性而言是可以忽略的。2、系统的冕结构研究表明，冕的存在对盘的结构有重要影响。吸积物质从冷盘蒸发到热冕中会使内盘物质耗空，在内区只有冕存在。这样的结构将对吸积盘的辐射产生重要作用。3、数值计算了冕的演化，发现物质蒸发使吸积盘理论能自然地诠释如下观测特征：矮新星爆发中出现的紫外边延滞、X－射线后爆发，以及爆发温度。然后，我们提出了新的关于WZ Sge型矮新星和X－射线新星在沉寂阶段的演化模型。在此基础上，我们数值模拟了WZ Sge的长周期演化。4、提出了冕盘的蒸发是吸积从外区薄盘向内区ADAF转化的原因。利用蒸发模型计算了X－射线瞬变源的转换半径，发现理论值与观测值基本一致。5、用有冕盘蒸发模型探讨了X－射线双星中（如Cyg X-1,LMC X-1,LMC X-3)光谱态、从硬到软的变化，发现吸积率的变化导致了ADAF和薄盘之间转换半径的变化，从而使光谱态发生了变化。     

含平流双温吸积盘的振荡不稳定性研究

从流体动力学方程出发,用微扰法得出含平流双温吸积盘的径向,环向不稳定性的色散方程,并对平流和径向粘滞力对双温吸积盘的影响进行了较详细的讨论。结果表明：平流和径向粘滞力对声模有较大的影响,且不改变粘滞模和热模的稳定性质。而环向扰动对吸积盘的各种模有着较明显的作用,这一模型有利于解释活动天体的周期和准周期光变现象。     

含粘滞和磁场的薄吸积盘不稳定性

本文采用微扰方法导出色散方程，并在四种情况下详细讨论了薄吸积盘的不稳定性。结果表明：在纯粘滞和纯磁场盘中都存在脉动不稳定性。而且在吸积盘内同时考虑粘滞和磁场时，存在两种不稳定性，一种是脉动不稳定性，另一种是单调不稳定性。同时数值计算还表明，脉动不稳定性更可能存在于盘的内区，而单调不稳定性则只在盘的外区，对短波扰动才有意义。这些结果为解释ＢＬＬａｃ天体、Ｓｅｙｆｅｒｔ星系及类星体等活动星系核的光变现象进一步提供了理论依据。     

含粘滞的弱磁化吸积盘的非轴对称脉动不稳定性

本文讨论了一种含扩散型粘滞的弱磁化等温吸积盘模型．在作者原有工作的基础上研究了吸积盘对非轴对称扰动（含径向、环向和垂向三个方向的扰动）所表现的脉动不稳定性．结果表明，径向扰动是最重要、最根本的扰动：在无径向扰动时，吸积盘中不存在环向扰动与垂向扰动所产生的脉动不稳定性．在径向扰动存在时，吸积盘除了可能存在纯径向脉动不稳定性外，还可能存在由于径向扰动与垂向扰动的耦合所引起的轴对称脉动不稳定性，以及由于径向扰动与环向扰动的耦合所引起的非轴对称脉动不稳定性．当上述三个方向的扰动并存时，对应的非轴对称脉动不稳定性也可能存在．