黑洞的搜寻和证认(II):脉冲星-黑洞(PSR-BH)双星系统的研究和搜寻

综述了脉冲星-黑洞（PSR－BH）系统的诞生率理论并指出近期发现该系统的可能性。通过综述和分析脉冲星-中子星（PSR－NS）系统的观测特性,特别是脉冲星精确守时性对精确确定双星轨道参量和验证引力理论的重要意义,推测了PSR－BH系统的可能性质,指出发现PSR-BH系统对黑洞的搜寻和最终证认的重要意义。最后简介目前搜寻PSR-BH系统的现状和我们搜寻短轨道周期脉冲双星的计划。     

黑洞的搜寻和证认（Ⅰ）：现状

简要介绍有关黑洞的理论及其一肺形式,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,但观测所主的最小尺度仍比黑洞视界高几个量级。     

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。     

新的γ射线脉冲星PSR1055—52的COS—B证认

本文利用ＣＯＳ－Ｂ卫星观测资料对ＣＧＲＯ卫星新近发现的一颗γ射线脉冲星进行了守时性分析，得到了显著的周期结构，这个结果对ＰＳＲ１０５５－５２是一颗γ射线脉冲星提供了新的、独立的证认，本文对普遍公认的六颗γ射线脉冲星提供了新的、独立的证认。本文对普遍公认的六颗γ射线脉冲星也作了比较和讨论。     

密近双星自转的测量和研究（Ⅰ）观测和处理结果

用相同的仪器条件在美国ＫｉｔｔＰｅａｋ国立天文台观测了一批密近双星，并用两种方法得出其自转速度，最后给出了７５个双星系统的９９个子星的自转速度，其中５４个子星是首次进行自转测量。这批高精度的自转值为研究双星的同步性和检验各种同步机制提供了可靠的观测资料。     

密近双星自转的测量和研究（V）轨道圆化

作为密近双星自转测量和研究的系列章之一，本从轨道圆化的角度讨论了Ｚａｈｎ的动力学潮汐机制粘滞理论、Ｔａｓｓｏｕｌ的纯流体动力学理论与实测数据的简便程度，对前前中的２９个不相接双星系统，均分别计算了出以上理论所预测匠轨道沦时标，分析比较了各系统的理论圆化时标与它的年龄及轨道圆化和蔼间的关系，结果表明：动力学潮汐、粘滞理论的计算结果出比纯流体动力学机制的预期更符合实测数据，但与（ＩＶ）的结果相     

大质量双星系统的非守恒演化

由于大质量双星系统有强大的星风物质损失,因而在研究其结构和演化时必须考虑星风物质损失,动量损失,物质交换以及由以上原因引起的轨道参量的变化,此外,天文观测又证实,一些大质量双星系统中存在星风冲击波,有Ｘ射线辐射以及有致密天体（白矮星,中子星）的存在,因此在研究大质量双星的演化时,又会遇到在星风冲击波理论及其对演化的影响,双星系统何时会演化成为公共外壳的系统,以及双星系统中如果发生超新星爆发,是否会     

密近双星自转的测量和研究（III）同步性的统计性质

我们对前（Ｉ）和（Ⅱ）的实测和计算结果进行了统计分析，讨论了自转同步与相对半径，轨道周期间的关系，结果表明，几乎所有ｒ〉０．１８的不相接双星系统子星都是同步的，而ｒ〈０．１０的子星均处于非同步自转，在相接，半相接双星系统中，同步性与相对半径ｒ也有很好的相关性，但由于子星间物质交流的影响，它们的同步性临界相对半径的０．２１，大于不相接双星系统的０．１８。     

黑洞双星的B型QPO频率与幂律通量的相关性的解释

观测表明, 黑洞双星的B型准周期振荡(Quasi-Periodic Oscillation, QPO)频率与幂律通量之间存在正相关性. 试图基于阿尔文波振荡模型定量解释该相关性. 标准薄吸积盘辐射通量极大值处的阿尔文波振荡产生QPO. 标准薄盘上的软光子与冕或喷流基部的热电子介质发生逆康普顿散射产生幂律通量. 通过吸积率的连续变化, 得到QPO频率与幂律通量关系的分析解和数值解. 模拟得到的相关性在合理的参数范围内与观测值相吻合. QPO频率与幂律通量的正相关性可以理解为, 较强的磁场导致较高的阿尔文波频率和较高的电子温度从而得到较高的幂律通量. 结果表明B型QPO可能与吸积盘或喷流中的环向磁场的活动有关.     

黑洞候选体X射线双星Cyg X-1硬度比周期特性研究

利用离散傅里叶分析法,基于RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer)/ASM(All-Sky Monitor,1.5～12 keV)观测数据,对黑洞候选体X射线双星Cyg X-1硬度比HR(5～12 keV/3～5 keV)(简写HR)的时变特性进行了分析,结果表明黑洞候选体X射线双星Cyg X-1硬度比HR存在明显的周期特性:(1)混合态(硬态+软态,本文指MJD=50087～55841期间所有的观测数据)时,HR存在T≈5.6 d、40.0 d、78.4 d、173.8 d以及400/800 d的时变周期; (2)硬态时, HR存在T≈5.6 d、33.7/67.6 d、45.3 d和165.3 d的周期特性; (3)软态时,HR出现了T≈38.5 d、48.1 d和128.3 d的周期性变化.并利用粘滞理论和Zdziarski吸积盘模型讨论了以上周期特性的物理机制.     

RS CVn型双星的自转测量和研究(Ⅱ)

我们用美国McDonald天文台2.1米反光镜Coude Reticon观测,对31个RS CVn型双星系统的37颗子星的自转进行了测量。并结合以前测得的38颗子星的数据,对RS CVn型星是否同步作了统计分析,结果表明,绝大多数都显示出同步自转性质;但无论是短周期、正常周期还是长周期组的,都有少数与同步自转不一致的例子。这与过去认为短周期和正常周期的呈同步自转,而长周期的呈非同步自转的结论不一致。     

黑洞X射线双星的类氢类氦铁Kα发射线

用径移主导吸积流模型（ADAF）不仅可以成功解释很多低吸积率天体的连续谱辐射，也可以说明X射线波段的谱线发射，而后者目前尚少有讨论。以黑洞X射线双星GX339－4处在低吸积率的宁静态情况为例，计算了它的铁线发射，表明在ADAF情况下的确可以产生足够强的可以在观测上检测的类氢和类氦铁Kα线。     

33个RS CVn型双星的H_α观测和研究(Ⅰ)

1984年9月我们在McDonald天文台用2.1米望远镜折轴摄谱仪焦点Reticon观测了33个Rs CVn型双星的H_α区光谱。本文给出了观测结果及H_α视向速度与等值宽度(EW)的测定结果(表1)。我们首次探测到HD 8357,HD 175742和HR 7428双星的H_α发射,对此三个系统的H_α发射特征进行了重点描述。我们还发现HD 8357系统呈双谱,并测定了两颗子星的视向速度曲线,求出了两子星的质量比。λAnd,UX Ari,RT Lac,AR Lac,HK Lac和HD 185151这六个系统具有持续的或偶发的强H_α发射,对此也进行了简单的描述和分析。其余24个系统的H_α轮廓呈吸收线,但它们的等值宽度都明显地小于光谱光度型相近的标准星的,而且随时间变化。我们认为H_α发射是这类型双星的共同特性之一。     

双黑洞系统的不同起源及其参数分布

双黑洞组成的近密双星系统并合是激光干涉仪引力波天文台等地基引力波探测器的主要探测对象。随着探测器灵敏度的提高,大量该类信号的探测将成为进一步研究黑洞物理的有效工具。但是目前对双黑洞系统的起源机制和内禀参数分布等物理问题的研究还不够深入,例如由引力波探测得到的黑洞质量分布与X射线双星观测的结果存在较大差异,还未有很好的理论模型可解释该结果。目前普遍认为双黑洞系统主要有两种起源:大质量双星演化机制和动力学起源机制。基于这两类起源的双黑洞系统在质量、自旋分布等方面存在差异。因此可在贝叶斯理论框架下,利用引力波信号携带的波源质量和自旋等信息,推断波源起源,计算不同起源的双黑洞系统所占比例,以及检验质量自旋等参数分布的差异。     

密近双星自转的测量和研究（IV）实测与两种理论指标值比较

本讨论了对早型星适用的密近双星子星自转同步化理论，Ｚａｈｎ的动力学潮汐机制，Ｔａｓｓｏｕｌ的纯流体动力学理论与实测数据及统计性质的符合程度，对（Ⅲ）中的３９个不相接双星子星，均分别计算出两种理论所预期的同步时标，估计了样本星的年龄，并分析，比较了各样本星的理论同步时标与年龄，以及自转同步性与它们之间的关系，结果表明，对大多数样本，动力学潮汐同步理论的计算结果与实测一致；而纯流体动力学同步机制预     

黑洞：从跃然纸上到深空搜索（上）

“黑洞”概念的形成 上一期本栏目文章曾介绍,老年大质量恒星的星核在自身重量的作用下迅速地收缩,会发生突然爆炸;当恒星核中所有的物质都变成中子时,收缩过程立即停止并被压缩成一个密实的星球——中子星,它似乎是物质坍缩到小到令人难以置信的空间的结果。     

大质量X射线双星脉冲星4U 1901+03的脉冲轮廓研究

大质量X射线双星脉冲星4U 1901 03在沉寂30多年后,于2003年1月爆发.利用罗西X射线时变探索者卫星RXTE为期5个月的观测数据,对其脉冲轮廓进行了系统研究,得到了该源的脉冲轮廓演化以及能量相关性,脉冲比例演化和脉冲比例对能量的依赖关系.研究发现,4U 1901 03的脉冲轮廓和脉冲比例随双星系统的吸积率变化呈现阶段性的演化,脉冲比例在十几keV处达到峰值.这些脉冲轮廓的复杂变化表明,脉冲轮廓不能用单一的几何或物理模型解释,而是与观测角度以及X射线源的辐射机制相关.利用标准的脉冲星辐射模型讨论了4U 1901 03脉冲轮廓的观测现象.     

黑洞：从跃然纸上到深空搜索（中）

题图说明：一个新发现的黑洞潜伏在一个年轻且拥有大量恒星的星系中心：美国宇航局斯必泽空间望远镜曾发现了两个类似的遥远天体。它们是周遭没有尘埃的类星体。