黑洞自转和类星体喷流射电辐射的相关性

利用Ｂｌａｎｄｆｏｒｄ－Ｚｎａｊｅｋ过程,得出了黑洞自转与活动星系核射电噪度的关系,在假设ＡＧＮ喷流的射电功率来自于所提取的黑洞旋转能量后,根据Ｆａｌｃｋｅ和Ｂｉｅｒｍａｎｎ提出的喷流－吸积耦合机制,估算了ＡＧＮ喷流的最大射电辐射功率,通过与ＰＧ类星体样本强射电源观测结果的比较,进一步证实强射电类星体除了其喷流方向与视向的夹角很小外,其中心的超大质量黑洞很可能是自转很快的旋转黑洞。     

黑洞自转和类星体喷流射电辐射的相关性

利用Ｂｌａｎｄｆｏｒｄ－Ｚｎａｊｅｋ过程,得出了黑洞自转与活动星系核射电噪度的关系.在假设ＡＧＮ喷流的射电功率主要来自于所提取的黑洞旋转能量后,根据Ｆａｌｃｋｅ和Ｂｉｅｒ－ｍａｎｎ提出的喷流－吸积盘耦合机制,估算了ＡＧＮ喷流的最大射电辐射功率．通过与ＰＧ类星体样本中强射电源观测结果的比较,进一步证实强射电类星体除了其喷流方向与视向的夹角很小外,其中心的超大质量黑洞很可能是自转很快的旋转黑洞．     

耀变体亮温度与黑洞喷流能量的相关性讨论

耀变体(Blazars)的亮温度与黑洞喷流能量和吸积率有重要关系.搜集了53个耀变体源样本,包括22个蝎虎天体(BL Lacs)和31个平谱射电类星体(Flat Spectrum Radio Quasars,FSRQs),研究了耀变体亮温度与黑洞喷流能量的分布,并对子类中亮温度与黑洞喷流能量的相关性进行了讨论.研究结果...     

灾变理论在太阳物理和天体物理其他研究领域中的应用

叙述和介绍了太阳爆发的磁通量绳灾变理论和模型的发展过程,强调了建立这样的模型所需要的观测基础。讨论了由模型所预言的爆发磁结构的几个重要特征以及观测结果对这种预言的证实。在此模型的基础上,讨论了一个典型的爆发过程中所出现的不同现象及它们之间的相互关系。最后,介绍了作者的一项最新尝试:将太阳爆发的灾变理论和模型应用到对黑洞吸积盘间歇性喷流的理论研究当中,以及研究所取得的初步结果。     

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。     

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.     

切仑科夫铁Kα和Kβ发射线的强度比和本征红移比的计算及其在活动星系核中的可能应用

当具有各向同性速度分布的相对论电子穿过稠密气体区,或者轰击稠密气体区的表面时,切仑科夫效应将会产生一种特殊的原子或离子发射线,称做切仑科夫线状发射.这一预言在光学波段已由实验室的实验所证实.把线状发射理论推广到X射线波段,给出计算切仑科夫铁Kα和Kβ发射线的强度比和本征红移比的基本公式,列出了不同价次铁线的强度比和本征红移比.这一计算结果在活动星系核中有可能找到潜在的应用.最近观测发现源NGC3783,除存在着6.4 keV的铁Kα发射线,还存在着很强的7.0 keV的铁Kβ发射线,且两者等值宽度之比为EW_(Kα)/EW_(Kβ)≈3.43,这很难用传统的"光电吸收-莹光机制"来解释.切仑科夫线状发射机制可为解决这一困惑提供一条新途径.此外,期待切仑科夫铁Kα和Kβ线的本征红移比也会在以后的观测中能得到检验.假如切仑科夫线状辐射的设想得到观测的进一步支持,则对中央大质量黑洞周围物理环境的传统认识将有大的修改-活动更加剧烈,而且更加高能,其中气体也更加稠密.     

黑洞吸积盘的演化及温度分布的热不稳定性

本文在Ｔｈｏｒｎｅ工作的基础上讨论了吸积盘中黑洞的有关参量的演化，以及由Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ黑洞吸积盘向Ｋｅｒｒ黑洞吸积盘演化过程中对吸积盘辐射通量的影响，最后针对几个典型的辐射过程，分别讨论了黑洞吸积盘在牛顿框架中的温度分布方程与广义相对论的温度分布方程的热不稳定性，并给出此类问题的热不稳定性的判据。     

A Fundamental Plane of Black Hole Activity: Pushing Forward the Unification Scheme

We examine the disc-jet connection in stellar mass and supermassive black holes by investigating the properties of their compact emission in the hard X-ray and radio bands. We compile a sample of ∼100 active galactic nuclei with measured mass, 5 GHz core emission, and 2–10 keV luminosity, together with eight galactic black holes with a total of ∼50 simultaneous observations in the radio and X-ray bands. Using this sample, we study the correlations between the radio (L_R) and the X-ray (L_X) luminosity and the black hole mass (M). We find that the radio luminosity is correlated with both M and L_X, at a highly significant level. We show how this result can be used to extend the standard unification by orientation scheme to encompass unification by mass and accretion rate.     

Low-Luminosity Accretion in Black Hole X-Ray Binaries and Active Galactic Nuclei

At luminosities below a few percent of Eddington, accreting black holes switch to a hard spectral state which is very different from the soft blackbody-like spectral state that is found at higher luminosities. The hard state is well-described by a two-temperature, optically thin, geometrically thick, advection-dominated accretion flow (ADAF) in which the ions are extremely hot (up to 10¹² K near the black hole), the electrons are also hot (∼10^9−10.5 K), and thermal Comptonization dominates the X-ray emission. The radiative efficiency of an ADAF decreases rapidly with decreasing mass accretion rate, becoming extremely low when a source reaches quiescence. ADAFs are expected to have strong outflows, which may explain why relativistic jets are often inferred from the radio emission of these sources. It has been suggested that most of the X-ray emission also comes from a jet, but this is less well established.     

Sgr A*的结构和变化:银河中心的超大质量黑洞

银河中心为我们提供了一个唯一的天体物理实验室来用以研究各式各样的天体物理过程。在文中 ,我们总结和归纳了关于SgrA 观测的最新结果 ,主要涉及源的结构和在流量密度方面的变化。SgrA 现象代表着在低光度活动星系核中围绕一个超大质量黑洞的低辐射率的吸积盘外流的典型例子。从SgrA 观测得到的许多天体物理中悬而未决的问题对现存的天体物理理论是一个挑战。对SgrA 的最新理论模型也作了综述。     

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...     

The evolution and efficiency of energy release of magnetized black-hole accretion disks

On the basis of the equivalent circuit model, we investigate two different mechanisms of extracting energy of rotation and angular momentum from a black hole by magnetic field, namely, the Blandford-Znajek (BZ) process and the magnetic coupling (MC) process. The contributions to the efficiency of energy release via pure accretion process, BZ process and MC process are compared in detail by studying the evolutionary characteristics of the spin parameter of the black hole at the center of the magnetized accretion disk. It is shown that the MC process is an important new mechanism of extracting energy from the rotating black hole and its efficiency of energy release is almost as high as that of the BZ process. The efficiency of energy release via pure accretion process is higher than those of BZ process and magnetic coupling process. However, when the rotation of a black hole approaches that of an extreme Kerr black hole,the efficiency of energy release is mainly due to the contributions of BZ process and MC process.