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。     

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X射线双星的类氢类氦铁K_α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.     

水脉泽寄主活动星系核的吸积率(英文)

水超脉泽辐射( 各向同性光度超过 10 个太阳光度) 通常在星系中心最内部的核区( 小于几个秒差距) 被发现,因而活动星系核被认为是其唯一的能量源。同其它没有检测到水脉泽辐射的活动星系核相比,水脉泽寄主活动星系核可能隐含着某种或某些特殊性质。基于此我们调研了已经公开发表的所有水脉泽源的 X 射线观测情况,得到了一个有 X 射线观测研究结果的子样本( 39 个源) 。由它们的 X 射线光度以及估算的黑洞质量,导出了它们的无量纲吸积率( logL2-10keV /LEdd,其中 L2-10keV和 LEdd分别是 2 - 10keV 的固有光度和爱丁顿光度) ; 与距离范围相当的、没有检测到水脉泽的活动星系核样本相比,发现脉泽寄主活动星系核有较高的吸积率。进一步分析比较这两个活动星系核样本的质量吸积率,也发现类似的趋势。此外,为了探索吸积率和水脉泽辐射间可能的内在联系,我们对它们的脉泽光度和吸积率进行了统计分析,然而结果显示二者之间没有明显的相关性。     

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.     

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。     

吸积双星脉冲星EXO2030+375中回旋吸收线的迹象

本文作者首次发现了EXO 2030+375的回旋吸收线迹象.这是迄今唯一一个同时有用回旋吸收线直接测量的磁场数据和用吸积演化方法间接测量的中子星磁矩数据的X射线脉冲星.两种测量方法的结果有很大差别,本文提出了可能导致这种差别的物理机制.     

Ⅰ型塞佛特星系核的光度和质量

利用50个Ⅰ型Seyfert星系的L(H_β)、H_β谱线的零强度宽(FWZI),以及假设吸积物质流模型,求出它们核的质量、热光度和临界光度(Eddington 光度)。发现这样会构成低红移QSO-Ⅰ型Seyfert-Ⅱ型Seyfert的星系核质量分布的序列(图1),Ⅰ型和Ⅱ型Seyfert星系的热光度与临界光度的比值的直方图,也有一个较大的重叠(图2)。再用讫今有的38个Ⅰ型Seyfert星系的X射线光度资料进行统计分析,得到 L_(x(2-10keV))∝M,L_(x(2-10keV))∝(FWZI)~2,利用球吸积模型对结果进行简单的讨论。     

准周期振荡(QPO)天体GX5-1的双分支谱的唯象分析

本文对小质量X射线双星的准周期振荡的差频模型做了修正和补充。修正的要点是:要考虑柱吸积过程中的粘滞阻尼。由此即可成功地解释QPO天体GX5-1的双分支谱特性。     

磁中子星的一维吸积柱模型

本文给出了改进的一维吸积柱模型,探讨了在大吸积率下吸积柱的结构及物理性质,并理论推导吸积柱内下落物质的温度、密度及速度的变化．计算结果表明,它自上而下可以分为几个部分：冲击区（辐射压减速区）、理想气体压减速区、简并气体压减速区、外流区．作为例证,详细计算了吸积率Ｍ≈１０~１７ｇ／ｓ,极区磁场强度Ｂｍ≈１０~８Ｔ的中子星吸积柱．探讨了吸积柱内的热核反应,认为它可能与低质量Ｘ射线双星的低频ＱＰＯ（准周期振荡）现象有关．     

银河系甚弱X射线暂现源的研究进展

银河系内的X射线双星暂现源大多是吸积的黑洞或中子星系统。最近十几年以来,还探测到几十颗具有极低爆发光度(2～10 keV的光度约10~(27)～10~(29) J·s~(-1))的X射线暂现源,称为甚弱X射线暂现源(very faint X-ray transient,简称VFXT)。根据观测和理论分析,VFXT的长期平均物质吸积率约小于10~(-13)～10~(-12) M_⊙·a~(-1),这样低的吸积率无法用传统的X射线双星演化理论解释。首先总结了VFXT的观测特征,指出其族群多样性的特征。评述了现有可能的机制,并指出还需要更多的观测和理论研究来揭示这类奇特的暂现源的本质。     

对孤立中子星1E1207.4-5209 X-射线回旋吸收线的理论分析

近来的观测表明,在射电宁静孤立中子星1E1207．4-5209的X-射线连续谱中存在几条等间隔的吸收线,能量分别为0．7、1．4和2．1keV．根据近年发展的四极近似下的量子回旋辐射理论,澄清了目前的一些疑问,肯定了它们是电子回旋吸收线,而不是质子回旋线．并从理论上确定了该中子星自转轴的空间取向．     

活动星系核X射线本征谱指数与爱丁顿比关系的研究进展

活动星系核是中央核区有剧烈活动的(河外)星系总称。随着观测技术不断进步,人们对活动星系核的研究越来越多,对其理解也越来越深刻。总结整理了近年来对活动星系核X射线本征谱指数与爱丁顿比关系的观测结果,揭示出如下V形关系图像:随着爱丁顿比由大变小,X射线本征谱指数与爱丁顿比由存在正相关关系,转变为存在负相关关系。一般认为,这一观测现象反映了随着吸积率的降低,黑洞吸积模式发生了变化,由高吸积率时的标准薄盘吸积变为低吸积率时的辐射无效吸积流。这表明,基于标准薄盘的最基本的活动星系核统一模型虽然能够成功地解释较高光度活动星系核的很多观测现象,但却需要做一定的修正,以解释低光度活动星系核的一些观测性质。同时,将来有希望利用这一相关关系估算活动星系核一些重要参数,如中央超大黑洞质量、吸积率等,从而帮助人们更好地理解活动星系核的辐射机制和演化过程。最后对这一领域的研究进行了总结与展望。     

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.     

Ⅰ型X射线暴和中子星周围物质的相互作用研究进展

Ⅰ型X射线暴是发生在中子星小质量X射线双星表面的不稳定核燃烧过程。Ⅰ型X射线暴的辐射可对中子星周围的物质产生显著影响。文章回顾了Ⅰ型X射线暴与中子星周围物质之间的相互作用的观测结果和理论解释,包括坡印亭-罗伯逊效应引起的吸积率增加、Ⅰ型X射线暴能谱中的吸收限特征、吸积盘反射、千赫兹准周期震荡信号的变化、冕冷却导致的硬X射线缺失等;此外,还介绍了NICER卫星相关观测的最新进展。     

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.     

磁中子星的一维吸积柱模型

本给出了改进的一维吸积柱模型,探讨了在大吸积率下吸积柱的结构及物理性质,并理论推导吸积柱内下落物质的温度、密度及速度的变化。计算结果表明,它自上而下可以分为几个部分：冲击区（辐射压减速压）、理想气体压减速区、简并气体压减速区、外流区。作为例证,详细计算了吸积率Ｍ≈１０＾１７ｇ／ｓ,极区磁场强度Ｂｍ≈１０＾８Ｔ的中子星吸积柱。探讨了吸积柱内的热核反应,认为它可能与低质量Ｘ射线双星的低频ＱＰＯ（准周     

对密近双星中致密星发射的X射线的一般特征的解释

本文研究了密近双星中的 X 射线源的发射机制.本文提出:在致密星(中子星或黑洞)的吸积所形成的 X 射线发射区中,电子对的产生起着重要的作用.这种模型可以定性地说明 X射线双星所具有的几个一般的观测特征,即:1.它们的 X 射线光度都在10~(36)—10~(38)尔格/秒范围中.2.X 射线能谱为幂形式,或热韧致形式.3.热韧致谱的温度数量级为10~K.4.当光度涨落时,能谱形式无明显变化.     

窄线赛弗特Ⅰ型星系中可能具有吸积盘热辐射起源的软X射线超

理论上,低质量高吸积率活动星系核的标准吸积盘黑体热辐射有可能形成软X射线波段的超出。然而,活动星系核的软X射线超温度为0.1 keV左右,显著高于标准吸积盘理论预言的最高有效温度。只有Yuan等人在2010年报道的RX J1633+4718是一个例外,其软超温度为32.5_-6.0^+8.0 eV,显著小于0.1 keV,并与吸积盘理论预言的温度相符;此外,其光度也符合吸积盘的理论预期。因此该软X射线超很可能起源于吸积盘的热辐射。这一类源对于吸积盘理论和软X射线超的研究都有重要意义。文中使用ROSATPSPC数据,在所有已知的窄线赛弗特Ⅰ型星系（Narrow Line SeyfertⅠgalaxies,NLSIs）中寻找类似于RX J1633+4718的源,即软X射线超可能起源于吸积盘热辐射的源。分析了150个源的245条光谱,其中58个源的90条光谱具有显著的软X射线超。样本中软X射线超温度分布的平均值T_soft为0.10keV,标准偏差为0.03 keV。除了RX J1633+4718外,只有3个源的软X射线超温度小于60 eV,而且温度接近吸积盘最高温度。这个结果表明,类似于RX J1633+4718的具有低温软X射线超的源很稀少。最后,在具有黑洞质量估计的26个源中,软超温度与黑洞质量M_BH、爱丁顿比L/LEdd及预期吸积盘最高温度T_max都没有明显的关联性,与前人的结果一致。     

中子星中心致密天体的双星起源

探讨了认为中心致密天体(CCO)起源于双星的可能性.首先, CCO与正常遗迹脉冲星有着相似的平均自旋周期,但CCO的平均表面磁场强度(B～5.4×10~(10)Gs)低于正常遗迹脉冲星(B～7.7×10~(12)Gs)～2个量级.同时,几乎所有的正常遗迹脉冲星均分布在爱丁顿吸积加速线以上,而CCO全部分布在自旋加速线以下.因此怀疑CCO可能起源于双星吸积加速过程.其次,基于中子星再加速理论,分析了CCO可能的双星演化过程:双星系统中, CCO以M～1017g·s~(-1)的吸积率,经过～106yr的时间共吸积△M～10~(-2)M⊙的物质,其自旋周期将会从P～10 s降低至P～0.1 s,表面磁场强度将会从B～10~(12)Gs降低至B～1010Gs.考虑到～106yr的演化时标远大于CCO遗迹的年龄(～0.3–7 kyr),猜想CCO可能是双星系统中第1颗恒星超新星爆发的产物,而第2颗恒星超新星爆发后双星解体,留下CCO和第2颗恒星的超新星遗迹.该模型预言在CCO附近可能存在一颗年轻的正常脉冲星(P～0.02 s, B～1012Gs),并期望未来的射电望远镜和高能探测器能够进行搜寻.