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。     

黑洞X射线双星的类氢类氦铁Kа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Kа线.     

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。     

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.     

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...     

黑洞候选体X射线双星CygX-1长期谱变化的研究

利用Rossi X-ray Timing Explorer(RXTE)卫星从1996年1月5日到2005年5月1日的all-sky monitor(ASM,1.5-12KeV)资料,详细分析了黑洞候选体X射线双星Cyg X-1在A-band(1.5-3KeV),B-band(3-5KeV)和C-band(5-12KeV)三个能段上光子计数率与谱线硬度比HR2(5-12KeV/3-5KeV)的相关性.利用1天时标的ASM资料研究发现: (1)Cyg X-1处于软态时,在A-band上光子计数率与硬度比HR2呈现反相关性,而在B-band和C-band上呈现正相关性.当该天体处于硬态时,在A、B、C三个能段上光子计数率与硬度比HR2都是反相关的.(2)Cyg X-1处于硬态和软态时,硬度比HR2与HR1都是正相关的.此外,还分析了ASM上"Dwell by Dwell"资料,得到了十分有趣的结果,即: (1)MJD=52600-52760期间(此时Cyg X-1处于硬态),A-band和B-band上的光子计数率与HR2是反相关性的,而在C-band上却呈现出较强的正相关性. (2)硬态时,硬度比HR2与HR1存在明显的反相关性.     

黑洞候选体X射线双星Cyg X-1光变曲线的研究

利用Rossi X-ray Timing Explorer(RXTE)卫星从1996年1月到2005年5月的公共资料,研究了黑洞候选体X射线双星Cyg X-1光变曲线的周期性,并且发现了一些有趣的周期特性(T=1．0±0．2天和T=18．0±3．0天)．在硬态时,T=1．0±0．2天和T=18．0±3．0天的周期特性同时出现在它的光变曲线之中,但在软态时仅有T=1．0±0．2天的周期出现．采用一种新的方法(即微分法),同时为了检验微分法的正确性,还利用传统的方法(即快速傅立叶变换和叠加法)分析了相同的资料,并得到了与微分法相同的结果．另外也对Cyg X-1的轨道周期进行了研究,结果发现T=5．6天的轨道周期不仅出现在硬态,同时也出现在软态,只是在硬态时比在软态时明显．     

小质量X射线双星铁发射线观测特征的理论分析

小质量Ｘ射线双星在６－７ｋｅＶ的铁发射线具有一些明显观测特征，如谱线展宽、红移和轮廓非对称性。这些性质可能是由高价Ｆｅ离子发射线光子穿过致密天体周围较“冷”等离子体介质时的康普软化过程所造成，本文按此模型求解了康普软化扩散方程，所得理论谱线轮廓与观测线拟合得很好。拟合参量（等离子体的汤姆孙散射光深）取为τｅ～３，由此定出散射等离子体电子密度Ｎｅ≈１０＾１６ｃｍ＾－３，散射球半径Ｒ≈１０＾９ｃｍ．     

吸积双星系统发射的511keV正负电子湮灭线

正负电子湮灭形成的511keV线谱是高能天体物理学光子能谱中的重要成分.本文通过Monte Carlo计算,研究了吸积双星系统(典型的如 CygX-3)中的正负电子湮灭过程.结果表明,一定物理环境下吸积双星系统可以发射较窄的正负电子湮灭线,它的流强和宽度依赖于双星系统发射的高能γ光子的强度大小,X射线晕的状态、尺度和温度分布以及吸积盘中电子的密度大小和分布.本文也讨论了现代的实验(如GRO卫星上的OSSE探测器)观测它的可能性.     

活动双星的X射线冕活动

本文介绍了ＲＯＳＡＴ卫星对活动双星的观测及其观测性质,并比较活动双星的冕活动与同光谱带单层的不同,探讨次星的存在和质量转移对双量活动性的影响。     

XTE J1550-564 2001年“迷你爆发”的X射线能谱研究

黑洞X射线暂现源的迷你爆发是一类峰值光度较低、持续时间较短的爆发.由于观测数据较少,其物理机制仍不清楚.利用RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer)卫星从2001年1月28日到3月14日的数据,研究了黑洞X射线暂现源XTE J1550–564 2001年迷你爆发的X射线能谱特性.发现在本次迷你爆发中, XTE J1550–564的X射线能谱可以用幂律谱很好地拟合.整个爆发的硬度强度图不是标准的q型,而是一直保持在最右侧.此外,还分析了此次爆发谱指数Γ与未吸收的2–10 keV能段的X射线流量F_(2–10 keV)的相关性,发现Γ-F_(2–10 keV)呈反相关关系,且谱指数Γ∈[1.35, 1.72].上述结果表明2001年这次爆发一直处于低/硬态,它的X射线辐射主要来自于辐射低效的吸积模式,如ADAF(Advection-Dominated Accretion Flow).     

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.     

X射线脉冲星周期的变化与吸积盘边界的K-H不稳定性

本文在中子星磁层与吸积盘之间引入了一个速度、密度、压强和磁场都连续变化的有限厚度的剪切层,以代替Anzer理论中的切向间断面,用磁流体力学方法讨论了中子星磁层与吸积盘交界处等离子体可压缩情况下平面波扰动的K-H不稳定性。结果表明,K-H不稳定性依然存在,径向波矢扰动成为不稳定的主要模式。文中特别讨论了剪切层厚度取值对中子星自转的影响,表明适当调节剪切层厚度就可解释X射线脉冲星周期的变化。将此模型应用到脉冲X射线源Her X-1上,得到较好的结果。     

慧眼-HXMT观测到的黑洞双星系统中的W-K 关系

通过几十年的观测研究, 黑洞X射线双星(X-Ray Binary, XRB)部分特征被揭示. 然而, 吸积盘结构尚不确定. 黑洞XRB功率密度谱的截断频率与准周期振荡(Quasi Periodic Oscillation, QPO)的相关性质(W-K关系)可以限制吸积盘结构. 利用慧眼-HXMT (Hard X-ray Modulation Telescope)观测到的5个黑洞XRB的数据, 对黑洞XRB的W-K关系进行了研究, 结果表明在慧眼-HXMT观测的3个探测器能段中W-K关系成立. 此外在MAXI J1535-571之中存在截断频率和吸积盘内半径的相关关系, 这和截断的吸积盘结构一致. 如果观测到的功率密度谱来自质量吸积率的扰动传播, 可以推测吸积盘内半径接近最内圆形稳定轨道, 此黑洞可能是高自旋系统.     

X射线双星回旋吸收线研究进展

X射线双星中的回旋共振散射吸收特征(即回旋吸收线特征)是直接测量中子星磁场的工具。回旋吸收线表现为X射线能谱中多阶吸收特征。截至目前,已在30多颗源中探测到该现象,其能量范围为10-80 keV,对应的磁场强度范围为10^7-10^9 T。随着X射线探测技术的进步,回旋吸收线观测及理论研究也迅速发展,包括谐频和基频回旋吸收线能量之比、回旋吸收线形状的复杂性、回旋吸收线形态参数间的相关性、回旋吸收线能量与光度的关系、回旋吸收线的脉冲相位解析谱及回旋吸收线能量的长时标演化等。未来,人们将通过对回旋吸收线的研究,在探测高磁场中子星,以及在探究中子星磁场结构和吸积柱物理等方面取得更多成果。     

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。     

Cyg X-1高态和转换态的X射线短时标爆发

分析ＲＸＴＥ卫星ＰＣＡ探测器对ＣｙｇＸ－１的观测数据,得到了其处于高态及高低态转换时的Ｘ射线短时标爆发（Ｓｈｏｔ）结构．在所观测到的三种态中是不对称的,并且不同的状态中Ｓｈｏｔ的结构有明显差异．Ｓｈｏｔ前后沿可分别由双指数函数近似拟合．Ｓｈｏｔ中的快时变过程是由慢的上升前沿和快的下降后沿构成．在所观测态中Ｓｈｏｔ平均宽度约为０．１１秒（ＦＷＨＭ）,比低态时的宽度窄．同一状态中高能段的Ｓｈｏｔ宽度较低能段窄,且更加不对称．转换态的硬度在Ｓｈｏｔ峰前有明显下降,之后迅速上升,Ｓｈｏｔ期间的平均硬度低于非Ｓｈｏｔ期平均值;而高态时峰前硬度没有明显下降,Ｓｈｏｔ期间的平均硬度高于非Ｓｈｏｔ期间的平均值．本文还就Ｓｈｏｔ的产生机制进行了讨论．