估算有中子星作伴星的黑洞质量

在本文中，我们讨论了由中子星和黑洞构成的密近双星系统的引力效应。首先，我们清楚地解释了引力辐射存在引起的轨道圆化，并估算了圆化的时间尺度。求解了围绕史瓦西黑洞作圆轨道运动的矢量进动方程，得到了一个精确解。由进动周期和中心黑洞的质量的关系，我们得到了估算中子星伴随的黑洞质量的方法。随后我们讨论了以中子星脉冲信号随自旋进动变化来寻找黑洞的方法。     

估算有中子星作伴星的黑洞质量

在本文中，我们讨论了由中子星和黑洞构成的密近双星系统的引力效应，首先，我们清楚地解释了引力辐射存在引起的轨道圆化，并估算了圆化的时间尺度，求解了围绕史瓦西黑洞作圆轨道运动的矢量进动方程，得到了一个精确解，由进动周期和中心黑洞的质量的关系，我们得到了估算中子星伴随的黑洞质量的方法，随后我们讨论了以中子星脉冲信号随自旋进动变化来寻找黑洞的方法。     

X射线双星

X射线双星是最近十几年以来天体物理学中很活跃的一个研究领域。本文简要地介绍了这个新领域的基本内容,包括:几个典型的X射线双星的观测资料;X射线双星中致密源的定性分析;理论上的核心问题——吸积到黑洞、中子星和白矮星——的阐述。     

位于银河系中心保持低温的中子星

据钱德拉塞卡X射线天文卫星的最新观测,银河系中心附近的一颗中子星通过12年的激烈的热核爆发仍然保持着较低的温度。 中子星是大质量恒星两种结局之一,另一种是黑洞。超新星爆发后,前身星的核坍缩得比一座小城还小,质量被压缩到极小的体积中,     

用中子星限制暗物质粒子散射截面

中子星可以通过重子物质和暗物质的相互作用吸积暗物质,且在一定条件下, 中子星吸积的暗物质粒子可以引发自引力塌缩形成小型黑洞, 生成的黑洞可能会进一步吞噬中子星.依据文献已有模型, 基于以上物理过程给出了在暗物质粒子不同质量下对暗物质粒子--中子的散射截面的限制.使用弱相互作用大质量粒子(Weakly Interacting Massive Particle, WIMP)模型, 并考虑暗物质粒子是玻色子的情形, 讨论了暗物质粒子有无自相互作用以及有无湮灭等条件下对限制暗物质参数的影响.既考虑了已发现的两个中子星系统来给出对暗物质参数空间的限制,也考虑了两个可能存在的年老中子星来预测未来观测可能对暗物质参数空间的限制.对于考虑玻色--爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein Condensate, BEC)的玻色子暗物质, 在无自相互作用或有弱自相互作用, 无湮灭或有很小湮灭截面的条件下,中子星给出的间接观测对暗物质粒子-中子散射截面的限制的强度比XENON1T直接探测实验来得更强.未来, 如果在银心附近能观测到年老中子星, 其观测结果可以提升模型给出的对暗物质粒子--中子散射截面的限制, 从而帮助人们进一步理解暗物质.     

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。     

恒星级黑洞的观测证认研究进展

具有不同质量的恒星在耗尽其热核能源后,最终可能会坍缩成为性质完全不同的致密天体,如白矮星、中子星或者黑洞。从20世纪30年代起,黑洞的观测及其证认一直是天体物理学的研究热点之一。首先简要地回顾了恒星级黑洞的形成及其候选天体的研究历史;然后介绍了如何从观测上证认恒星级黑洞:接着详细讨论了恒星级黑洞的质量和自转参数的测量方法;最后介绍恒星级黑洞观测及其证认的最新研究进展,并做出结论:目前已经有充分的证据宣告在部分吸积X射线双星中存在恒星级黑洞。     

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。     

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。     

双星系统中大质量比致密天体质量四极矩对轨道频率的影响分析

极端质量比旋进系统是空间引力波探测器最重要的波源之一。对引力波的探测需要高精度波形模版。当前主流的极端质量比旋进系统引力波计算模型中,人们一般将小质量天体当作试验粒子进行计算,而忽略了其结构及自身引力对背景引力场的影响。利用Mathisson-Papapetrou-Dixon方程研究延展体在弯曲时空中的运动,以及小天体自旋和质量多极矩对引力波信号识别产生的影响。结果表明,质量比在10?6-10?4范围的旋进系统,其自旋达到很大时,自旋对延展体的轨道运动有不可忽略的影响;在质量比10?4-10?2区间内,需要考虑中心黑洞潮汐作用导致的白矮星形变;在质量比大于10?4,且白矮星自旋很大时,其自旋产生的形变会对小天体轨道运动产生不可忽略的影响。大质量黑洞潮汐作用导致的恒星级黑洞或中子星产生的形变可以忽略,中子星和黑洞的自旋会对轨道运动产生不可忽略的影响,而自旋产生的四极矩对轨道运动不产生影响。     

Li-Paczynski新星的研究进展(I):理论

致密星并合(中子星-中子星并合与中子星-黑洞并合)后抛射出的富中子(neutron rich)物质是合成r过程元素(r-process elements)的重要场所之一,近17年来的理论研究认为,这些r过程元素衰变产生的能量在热化后将形成光学-近红外(Optical-NIR)辐射,这种光学-近红外暂现现象被称为"Li-Paczynski新星(Li-Paczynski novae)",简称为"LP新星",由于它们的典型峰值亮度约为典型的新星(novae)亮度的1000倍,因此又被称为"千新星(Kilonovae)"。此外,理论与观测都直接或间接地表明致密星并合在一定条件下会形成持续时间较短(T_(90)(?)2 s)的伽玛射线暴(简称短暴,SGRBs),且大部分短暴可能源自致密星并合。在短暴的余辉被确定后,人们就致力于搜寻伴随短暴的LP新星。介绍近17年来LP新星的理论进展。     

天鹅座X-1——1408年超新星遗迹

X射线源天鹅座X-1是可见星BD34°3815(即HD226868)的不可见伴星。因为它的质量超过中子星的上限以及它的X射线辐射的准周期性变化,很多人(例如[1-5])认为它是从可见星吸积物质而发出X射线的黑洞。这个天体作为黑洞的主要候选对象而引起了天文学家极大的兴趣。现在,我们从中国古代天象记录中发现它可能是一个历史超新星爆发的遗迹,从而增     

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。     

异常X射线脉冲星与强磁星

早在1967年,休伊什和贝尔发现的脉冲星即被证明为具有强磁场的中子星。稍后,人们又发现蟹状星云中子星发射X射线脉冲。20世纪70年代"乌呼鲁"卫星发现,半人马座X-3和武仙座X-1也有周期X射线脉冲发射,它们的脉冲周期分别为4.84秒和1.24秒。这些X射线源现在称为"正常X射线脉冲星"。正常X射线脉冲星分为两类,一类是单个中子星,它们的辐射能来自旋转,另一类是双星系统内的中子星,它们的辐射能由引力很强的中子星从吸积的伴星物质中得到。1979年12月,格利高里和法尔曼用"爱因斯坦天文台"观测新发现的可变射电源时,在仙后座里拍摄到一个奇怪的天     

毫秒磁星作为伽玛射线暴中心引擎的研究

正伽玛暴是一种短时标的高能光子爆发现象.通常把持续时间短于～2 s的暴称为短暴,长于～2 s的暴称为长暴.大量观测已经证实,长暴起源于大质量恒星的塌缩,因而与超新星成协.短暴最可能的起源是致密双星并合.目前,伽玛暴研究的一个核心问题是确定其中心引擎究竟为黑洞还是中子星.本文第1章详细阐述了相关进展.数值模拟发现黑洞可产生相对论喷流,因而可作为伽玛暴的中心引擎.然而,有一些观测特征似乎     

夸克星·Q星·灰洞

夸克星·Ｑ星·灰洞对于密度极大的致密星体，除目前公认的中子星和可能存在的黑洞外，是否有其他形式的天体呢？多年来，不少科学家在探讨这一问题。现将已发表的三种可能存在的情形简介于下：夸克星自从核物理学家证实上、下夸克（Ｑｕａｒｋ）是质子和中子的组份后，７...     

射电脉冲星的逆康普顿散射（ICS）模型和偏振观测

近来我们在射电脉冲星的逆康普顿散射模型,致密星物理以及一些相关问题上做了下列几项工作：１） 对脉冲星物理中的一系列基本理论进行了较深入的研究,包括对裸奇异星比中子星更可能是射电脉冲星之起源的观点的论证。２） 进一步发展了射电脉冲星的逆康普顿散射（ＩＣＳ） 模型并完成了一系列相关工作。３） 进行了脉冲星的偏振分析和有关观测工作,并用其结果对银河系磁场和旋臂结构进行了分析。４） 研究了黑洞脉冲星双星系统的一些特性,为黑洞的搜寻工作作了初步准备。     

含辐射作用力的相对论改正运动方程

在本文中我们得到了慢速运动中两个球对称非旋转天体在辐射作用力影响下的运动方程。此方程相对论改正达到了(v/c)~2、(v/c)~4、(v/c)~5量级。运动方程只依赖于相对论质量,而与天体的内部结构和致密度无直接关系。这意味着运动方程可以应用于象中子星和黑洞一类具有强内引力的天体。     

活动星系核与类星体中致密天体的形成与并合：伽玛爆发与引力辐射

频繁的超新星爆发可用以解释活动星系核与类星体的超高金属丰度。星团中的恒星与吸积盘相互作用导致致密天体中子星和黑洞的形成率很高,这些致密天体与红巨星很容易形成双星系统,而后形成（ＮＳ／ＢＨ,ＮＳ／ＢＨ） 双星由于引力辐射最终导致并合而形成伽玛射线爆发。我们估计了伽玛射线爆的爆发频率,发现与观测相符。     

中子星的相对论平均场描述

从相对论平均场理沦出发,考虑核子、超子和介子的相互作用,研究了中子星的结构和性质以及超子耦合常数对中子星性质的影响.发现当密度较高时,中子星的核心区主要由超子组成,即中子星转变成以超子为主要成分的奇异中子星,并且这种转变受到超子相互作用的影响.当超子耦合常数与核子耦合常数的比值为0.65时,中子星转变为奇异中子星所对应的密度最小,此时计算的中子星的最大质量为1.4 M⊙,与天文观测结果较好符合.