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.     

宇宙信息

钱德拉X射线天文台和欧洲空间局的XMM-Newton航天器观测到来自黑洞的X射线,获得了一些证明存在自旋黑洞的最有力的证据。 恒星质量黑洞是由大质量恒星形成的,从其伴星吸积气体和物质。在黑洞引力的作用下气体被吸积,     

黑洞为证明广义相对论提供了支持

爱因斯坦的广义相对论预言宇宙中存在黑洞,现在黑洞为广义相对论提供了支持。相对论预言一个黑洞外面的弯曲时空会使光无法逃逸。最近,天文学家已经发现了这种效应。由美国宇航局戈德达航天中心的贾尼尔领导的一个研究小组借助钱德拉塞卡X射线天文台的高分     

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。     

球状星团中的吸积效应

本文从广义相对论出发,考虑了球状星团中黑洞的吸积效应;研究了球状星团中核区部分的演化;导出了演化方程。其结果表明,当球状星团中心具有大质量黑洞时,核将迅速收缩并辐射X射线,当中心黑洞质量很小或无黑洞时,核将膨胀并不能辐射X射线。     

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.     

宇宙信息

一个国际天文学家小组最近研究揭示了一个上千个太阳质量的黑洞在近距星暴星系M82内的形成过程。 钱德拉X射线天文台的观测表明位于星暴星系M82里的星团MGG11中存在一个异常的亮源。这个X射线源的特性只能由一个大约一千个太阳质量的黑洞来解释,这一黑洞的质量居银河系比较小的(恒星质量)黑洞和在星系核里发现的特大质量黑洞之间。恒星质量黑洞仅比太阳的质量大几倍,而银河系中心的黑洞比太阳的质量大几百万倍。     

“钱德拉”发现宇宙特大爆发

天文学家用“钱德拉”发现了宇宙中最强大的爆发,爆发是由一个特大质量黑洞产生的。该发现说明了大黑洞巨大的胃口和对它周围环境的强烈冲击。爆发是在“钱德拉”拍摄的一个称为MSO735.6+7421的星系团的热的X射线发射气体图像中被发现的。黑洞位于星系团中心星系里,两个巨大的空腔自黑洞向外延伸。爆发已持续了一亿多年,产生了相当于几亿次γ射线暴的能量。该事件是大量物质落向黑洞时引力能释放导致的。虽然大部分     

X射线双星

X射线双星是最近十几年以来天体物理学中很活跃的一个研究领域。本文简要地介绍了这个新领域的基本内容,包括:几个典型的X射线双星的观测资料;X射线双星中致密源的定性分析;理论上的核心问题——吸积到黑洞、中子星和白矮星——的阐述。     

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。     

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.     

天鹅座X-1——1408年超新星遗迹

X射线源天鹅座X-1是可见星BD34°3815(即HD226868)的不可见伴星。因为它的质量超过中子星的上限以及它的X射线辐射的准周期性变化,很多人(例如[1-5])认为它是从可见星吸积物质而发出X射线的黑洞。这个天体作为黑洞的主要候选对象而引起了天文学家极大的兴趣。现在,我们从中国古代天象记录中发现它可能是一个历史超新星爆发的遗迹,从而增     

宇宙信息

仙女星系中暗弱多变的黑洞 10年来,美国航空航天局的钱德拉X射线天文台对仙女星系进行了总共约100万秒的观测,为天文学家了解其中央的超大质量黑洞提供了特有的数据。     

GRS 1915+105的X射线能谱分析及黑洞自旋测量

GRS 1915+105是银河系内的低质量黑洞X射线双星,其能谱和黑洞自旋已经得到了广泛的研究.自2018年6月开始,其X射线流量下降到了低流量水平,其间偶尔会产生多波段的耀发.利用Insight-HXMT(Insight-Hard X-ray Modulation Telescope,简称为慧眼)卫星在2020年8月30日到2020年10月13日之间对GRS1915+105的观测数据,研究了其能谱特性,发现在此次爆发过程中, X射线能谱可以用一个康普顿化的多温黑体谱很好地拟合.整个爆发的硬度强度图(Hardness-Intensity Diagram, HID)一直处于软态.采用GRS1915+105的最新动力学参数M=12.4_-1.8^+2.0M⊙, i=60°±5°, D=8.6_-1.6^+2.0kpc (M、M⊙、i和D分别表示黑洞质量、太阳质量、盘倾角和距离),得到其无量纲黑洞自旋a*的一个下限a*> 0.9990,确认了GRS 1915+105是一个具有极端自旋的黑洞.考虑本地吸收体的...     

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     

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.     

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。     

宇宙信息

银河系的中心位于人马座方向,在那里数百万颗恒星拥挤在一个直径只有1光年的区域里。位于它们中心的是一个沉睡的特大质量黑洞。我们无法直接观测银心,但是湍流产生的X射线能够穿过遮掩的尘埃经过26000年的长途旅行到达地球。X射线是由什么产生的一直是个谜,最近天文学家利用钱德拉塞卡     

人马座A的最新观测信息

钱德拉X射线卫星已经探测到银河系的中心黑洞。对人马座A做了两个星期(164小时)的观测,并记录了它每天的变化。 伴随十几次高能爆发,天文学家探测到将近1光年长的暗弱的X射线喷流和温度为2000万度的波瓣。这些高能现象看来与     

“钱德拉”将关注来自地球的X射线

多年以前,当美国宇航局的天文学家们在规划钱德拉X射线天文台的时候,他们根本没有考虑行星。因为行星的X射线太弱了。钱德拉的观测目标,首先是碰撞星、围绕黑洞炽热的旋涡、正在爆炸的恒星等等,总之一句话,激变的、高能的X射线源。 但是现在,行星却正在成为令科学家感兴趣的X射线源。比如说木星吧,已经在它的北极附近发现了脉冲式的X射线热斑(见本刊2003年第3期,“木星大红