X射线双星的形成与演化

<正>X射线双星是包含一颗吸积致密星(黑洞、中子星或者白矮星)的双星系统,是宇宙中的重要天体.对它们的研究不仅可以帮助人们理解双星演化、吸积盘和致密星物理,而且也有助于对星系的形成和演化历史甚至宇宙学模型的认识.本文的目的是讨论X射线双星的形成和演化过程,涉及到Be/X射线双星、低质量X射线双星、极亮X射线源和激变变星.第1章我们简要介绍了双星演化的相关知识.     

Be/X射线双星包层性质的研究

Be单星和Be/X射线双星作为一类特殊早型天体和特殊的大质量X射线双星 ,在各个波段都有与其它相同光谱型的B型天体显著不同的特征 ,因此长期以来引起中外天文学者的关注。首先在可见光波段发射线的存在 ,就是对仅产生吸收线的经典大气的挑战 ;其次Be星作为一类早型带有包层天体 ,研究Be星包层的性质 ,对研究原恒星包层性质和进一步了解早型星其它光谱型的性质是非常重要的 ;再者可以研究Be星的存在与星际磁场或湍流的星际介质是否有关 ;最后研究Be/X射线双星 ,对双星的演化模型也有很重要的作用。随着天文观测手段的不断完善和理论模型的发展 ,我们对Be星的现象有了更深的了解 ,并且产生了一些模型。研究内容包括Be星包层和星风的性质 ,以及包层形成机制 ,Be/X射线双星物质相互作用等。本文共分五章 ,第一章主要概要介绍Be和Be/X射线双星历史和目前已经取得的成就 ;第二章介绍Be单星多波段观测结果 ;第三章介绍Be/X射线双星的观测结果 ;第四章介绍目前主要的Be单星和Be/X射线双星模型 ;第五章给出Be/X射线双星XPer/ 4U0 352 30的分光观测结果 ,并结合单臂振动盘模型给出定性解释。     

脉冲星参数统计和演化

统计分析了目前发现的几种脉冲星的自转周期和表面磁场以及空间的分布情况,揭示出毫秒脉冲星比普通射电脉冲星、LMXB(低质量X射线双星)比HMXB(高质量X射线双星)的空间分布要更加弥散;孤立毫秒脉冲星自转周期分布的峰值为4.7 ms,而普通脉冲星的相应值为0.6 s,双星中毫秒脉冲星这一值为3.5 ms; FERMI脉冲...     

X射线暴振荡的研究进展

X射线暴振荡是在小质量X射线双星的I型X射线暴中探测到的周期性现象,振荡的周期与中子星的自转周期接近。近些年来,RXTE和NICER等高能探测器在30个小质量X射线双星中探测到了爆发振荡现象。X射线暴振荡对研究致密物质状态、中子星表面强引力和强磁场行为等都有着重要的意义。文章介绍了I型X射线暴和爆发振荡的搜索方法、爆发振荡的观测结果、爆发振荡的热斑模型和表面模式振荡模型,未来,X射线暴振荡将用于测量中子星质量、半径和自转。     

宇宙中的伴侣——双星

当你遥望绚丽多彩的繁星时可曾想到,恒星竟有一半以上是双星,双星发生的几率远远高于人类产生双胞胎的几率。这些双星是宇宙中的“伴侣”,有的是“情侣”或“孪生兄弟、姐妹”,像大熊座W型密近双星：还有“中青结合”的大陵五型食双星与“冷热相照”的共生双星,以及中（主序星）、老（白矮星）相依为命的激变双星和主星与中子星或黑洞为伴侣的X射线双星等。在它们之间都有一条万有引力的“纽带”．把它们联系在一起,两个子星互相绕转,休戚与共。双星分为目视双星、食变双星、分光双星、密近双星、激变双星和X射线双星等。     

黑洞的搜寻和证认(I):现状

简要介绍有关黑洞的理论及其表现形式,详细综述在星系中心及X射线双星中搜寻和证认黑洞的原理、方法及现状．在星系层次,除活动星系核中心可能存在的黑洞外,在邻近星系中已找到至少11个黑洞候选者,但观测所及的最小尺度仍比黑洞视界高几个量级。在恒星层次,利用动力学判据,人们己在大质量X射线双星和软X射线暂现源中找到至少10个强候选者,并利用辐射判据找到更多的候选者,但目前仍然没有找到黑洞双星区别于中子星双星的决定性判据．所有这些说明,迄今尚未找到充足的证据证明黑洞的存在。     

粘滞对黑洞吸积盘的截断的影响

采用吸积盘-冕模型研究了粘滞对黑洞X射线双星和低光度活动星系核(LLAGN)中吸积盘的截断以及黑洞X射线双星中高低态转变的影响.以前的分析表明,冕的结构对粘滞的大小非常敏感.因此详细计算了一系列粘滞系数情况下冕的结构.为了便于与观测比较,将数值计算结果进行解析拟合得到最大蒸发率和粘滞系数a的关系,M/MEDD≈1.08a3.35;截断半径和粘滞系数的关系,R/Rs≈36.11a-1.94.这些结果可以用来解释光谱态的高低态的转换和截断半径的变化.并将这些结果应用到几个黑洞X射线双星XTE J118 480,GX 339-4,以及活动星系核NGC 4636中.     

对密近双星中致密星发射的X射线的一般特征的解释

本文研究了密近双星中的 X 射线源的发射机制.本文提出:在致密星(中子星或黑洞)的吸积所形成的 X 射线发射区中,电子对的产生起着重要的作用.这种模型可以定性地说明 X射线双星所具有的几个一般的观测特征,即:1.它们的 X 射线光度都在10~(36)—10~(38)尔格/秒范围中.2.X 射线能谱为幂形式,或热韧致形式.3.热韧致谱的温度数量级为10~K.4.当光度涨落时,能谱形式无明显变化.     

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.     

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。     

致密双星的演化和X射线源的研究

<正>X射线是高能天体物理的重要研究波段,研究天体的X射线辐射对认识它们的形成和演化、限制宇宙中的恒星形成历史、研究星系的形成和演化等等具有重要意义.在本文中,作者以X射线双星、特别是含有白矮星为致密吸积星的X射线点源为对象,通过数值计算和观测两种手段,研究这类源形成和演化中的一些重要过程、演化产物、和Ia型超新星可能的前     

NGC 3603星团中的大质量逃逸双星

非团环境中的大质量恒星以及大质量双星的起源是理解大质量恒星形成和演化的关键问题之一. 年轻大质量星团内的动力学交会过程是产生大质量逃逸星的重要途径之一. 选取了银河系内年轻大质量星团NGC 3603外围的两个碰撞星风系统候选体MTT68A和MTT71作为研究对象, 通过分析\emphChandra X射线观测以及\emphGaia第2批数据发布(DR2)中的天体测量结果, 研究它们作为相互作用的大质量双星系统的起源. X射线数据的分析表明, 它们的X射线能谱中存在Fe XXV发射线成分; 相较于普通O型星, 以双温等离子体模型拟合得到偏高的高温成分温度($\gtrsim$2.0keV), 并且X射线光度与热光度的比值也较高($\gtrsim10^{-5.8     

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...     

Be／X射线双星的理论模型

为解释Ｂｅ／Ｘ射线双星波段联合观测结果，已发展了许多理论模型。在本文中简述这些Ｂｅ／Ｘ射线双星理论模型的研究现状，包括枞两个正常的Ｂ型星组成的密近双星演化成为Ｂｅ／Ｘ射线双星的演化模型，描述Ｂｅ星气壳的物理模型，Ｂｅ星和中子星的性质所决定的中子星吸积方式的吸积量及Ｂｅ／Ｘ射线双星Ｘ射线源光变曲线的理论解释。     

夺取X射线极亮天体研究的“圣杯”-访国家天文台刘继峰研究员

最近,中国科学院国家天文台的刘继峰研究员和他领导的国际研究小组发现了处于2200万光年之外的一个特殊的黑洞双星。此项工作是对X射线极亮源的第一个成功的动力学质量测量,极在地改变了人们对恒星级黑洞吸积盘X射线国徽的认知。     

武仙座X-1可能存在软X射线或远紫外波段的谱线

在双星系统X射线源HerX-1的硬X射线波段测量到强的X射线谱线.第一条谱线在58keV,第二条谱线在110keV附近,并给出了谱线宽度,强度比和流量.对这种现象可以有几种解释,其中之一是认为这些谱线是由强磁场中量子化的电子同步加速辐射产生,从而可以推导出发射区的磁场强度.这几乎可以认为是宇宙中存在强磁场的     

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.     

银河系甚弱X射线暂现源的研究进展

银河系内的X射线双星暂现源大多是吸积的黑洞或中子星系统。最近十几年以来,还探测到几十颗具有极低爆发光度(2～10 keV的光度约10~(27)～10~(29) J·s~(-1))的X射线暂现源,称为甚弱X射线暂现源(very faint X-ray transient,简称VFXT)。根据观测和理论分析,VFXT的长期平均物质吸积率约小于10~(-13)～10~(-12) M_⊙·a~(-1),这样低的吸积率无法用传统的X射线双星演化理论解释。首先总结了VFXT的观测特征,指出其族群多样性的特征。评述了现有可能的机制,并指出还需要更多的观测和理论研究来揭示这类奇特的暂现源的本质。     

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。     

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。