黑洞吸积理论的新进展（Ⅱ）：含激波的吸积理论

着重评述了含激波吸积理论的发展历史和研究现状,介绍了在伪牛顿势以及严格广义和相论框架下,对等温和绝热两种不贩流体模型中可能发生的Ｒ－Ｈ激波,等温激波等各种不同激波的解析和数值模拟研究,包括激波发生的参数空间,不同流体参数下激波发生的位置,强度以和的能量。     

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。     

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－贮导致冷的作用的重新认识而建立的,称为ＡＤＡＦ理论。在吸盘积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     

黑洞吸积盘理论进展

在已知的四种黑洞吸积盘模型中，Shapiro-Lightman-Eardley(SLE)盘是不稳定的，细（Slim)盘研究得还不够，较为成功的是最早建立的Shakura-Sunyaev盘（SSD）和近年成为热点的径移主导吸积流（ADAF）。SSD和ADAF看来分别适用于吸积流中离黑洞较远和较近的区域，故二者的结合即ADAF＋SSD模型有望对黑洞吸积流作出较为完整的描述，但这个结合模型也还有不少未解决的问题。     

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。     

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。     

黑洞吸积盘的温度分布

本文以声速点的物理量作为边界条件,积分流体力学方程组,给出了几何薄光学厚的黑洞吸积盘的温度分布.结果表明在这种吸积盘的内缘温度将急剧下降.另外,我们发现几何薄光学薄气体压为主的α-律吸积盘是热不稳定的.     

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.     

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。     

黑洞吸积的双模式特征

黑洞吸积必定是跨声速的。对于静态、绝热吸积流,比能量E、比角动量L和质量吸积率M都是空间的常量。跨声速解的非奇异条件,F(E,L,M)=0,使独立参数减为只有两个。对于一对给定的E和L的符合条件E_c>E>E_(Barr)的值(这里E_c是一临界值,E_(Barr)是引力和离心力的联合势垒),上述非奇异条件给出两个不同的吸积率值,对应着两个不同的吸积流声速点位置。然而,物理上合理的整体解却是唯一的,它总是使两个吸积率值中之较小者得到实现。 对于一个不转动的黑洞,吸积以两种模式之一进行。一是类球吸积或称Bondi吸积,角动量的影响和相对论效应均微不足道;另一是盘吸积,这两个因素起决定性作用。两种模式之间的转换是基于声速点位置的间断性跳跃,而这种跳跃是由吸积流参数(例如角动量)的连续变化所引发。Bondi吸积可称为高态而盘吸积为低态,因为前者总对应着较高的吸积率。 随时间变化的吸积流很可能在这两种模式之间来回振荡,呈现出周期性或准周期性或无规则行为。这可以用来解释天鹅座X-1和若干活动星系核的光变现象,从而为黑洞的存在提供有力的观测依据。     

黑洞吸积盘的数值模拟

近十几年来,人们已经对吸积盘进行了深入的研究。前人很多工作都是解析工作。虽然解析工作能够简单明了地揭示盘的许多重要性质,但吸积盘的很多重要性质(例如:对流和外流)没有办法通过解析工作进行深入的研究。数值模拟是研究天体物理的重要手段。近十年来,随着计算机技术的迅速发展,数值模拟在天体物理研究中扮演了越来越重要的角色。本论文主要用数值模拟的手段研究吸积盘中一些重要的物理过程。     

Extracting Energy from Accretion into a Kerr Black Hole

The highest efficiency of converting rest mass into energy by accreting matter into a Kerr black hole is approximately 31% (Thorne 1974). We propose a new process in which periods of accretion from a thin disk, and the associated spin-up of the black hole, alternate with the periods of no accretion and magnetic transfer of energy from the black hole to the disk. These cycles can repeat indefinitely, at least in principle, with the black hole mass increasing by approximately 66% per cycle and up to approximately 43% of accreted rest mass radiated away by the disk.     

Theory of Accretion onto Neutron Stars

Hydrodynamically stationary, spherically symmetric accretion onto a neutron star is examined taking the reverse effect of radiation into account. It is assumed that the plasma flow is adiabatic and that radiation is generated in a thin surface layer of the neutron star, where incoming particles are slowed down. It is shown that for stationary accretion, neither a stop, nor a substantial slowing down of the accretion flux is possible for any physically allowed conditions far from the neutron star.     

Evidence for the Retrograde Accretion onto Supermassive Black Holestwo

Recently, Sloan Digital Sky Survey successfully carried out the reverberation mapping of a sky area, aiming to test the R ? L relation that has been already widely used. Here, R is the responsivity-weighted radius of the broad line region, and L is the optical luminosity at 5100 Å. Two results have been obtained from the data in the first year: (1) The time lags of AGNs (Active Galactic Nuclei) with a high accretion rate are much shorter than that estimated from the R ? L relation, which confirmed the results of reverberation mapping observations made by the Lijiang 2.4 meter telescope. (2) Some AGNs with a lower accretion rate also have very short time lags. The shortening of the time lags of the AGNs with a low accretion rate is caused by the retrograde accretion of black holes. This result has verified from observations the theoretical prediction made by Wang et al. (2014). The discovery of the black holes with a retrograde accretion has important significance, it indicates that the cosmological evolution of the black holes in quasars is implemented via the inherently random accretion.     

“Low-State” Black Hole Accretion in Nearby Galaxies

I summarize the main observational properties of low-luminosity AGNs in nearby galaxies to argue that they are the high-mass analogs of black hole X-ray binaries in the “low/hard” state. The principal characteristics of low-state AGNs can be accommodated with a scenario in which the central engine is comprised of three components: an optically thick, geometrically accretion disk with a truncated inner radius, a radiatively inefficient flow, and a compact jet.