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黑洞物理的发展及其意义

自然辩证法通讯 1981年第6期3卷 21-29页

作者：王国政中国科学技术大学研究生院

黑洞物理作为一门新兴学科,近几十年来发展颇为迅速。由于它所涉及的问题对整个物理学和人类的认识都有深远的意义,因而引起人们越来越广泛的注意。一、黑洞理论今昔迄今为止,黑洞还是天体物理学的一种预见,是一个理论模型。本世纪以来... 详细信息

黑洞物理作为一门新兴学科,近几十年来发展颇为迅速。由于它所涉及的问题对整个物理学和人类的认识都有深远的意义,因而引起人们越来越广泛的注意。一、黑洞理论今昔迄今为止,黑洞还是天体物理学的一种预见,是一个理论模型。本世纪以来,物理学不断更新换代,黑洞模型也随之不断发展。大致说来。

关键词：原始黑洞黑洞物理广义相对论角动量天体物理学克尔黑洞理论模型史瓦西黑洞极早期宇宙黑洞热力学

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黑洞物理和量子重力的全息原理

牡丹江大学学报 2009年第11期18卷 106-107,110页

作者：熊金柱曹玉瑞信阳职业技术学院河南信阳464000 鹤壁职业技术学院河南鹤壁456600

本文介绍黑洞物理和量子重力的全息原理,以及最新的研究进展。

关键词：黑洞物理量子重力全息原理

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黑洞吸积弥散介质的理论及其应用

天文学进展 2022年第1期40卷 37-57页

作者：沈璐刘碧芳乔二林程华清中国科学院国家天文台空间天文与技术学重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

黑洞吸积理论是现代高能天体物理学重要的理论基础,是检验黑洞周围强引力场中物质运动规律的重要理论工具。传统的黑洞吸积模型建立在双星基础上,假设被吸积气体来源于伴星的洛希瓣气体流(RLO),严格意义上适用于小质量X射线双星(LMXB)... 详细信息

黑洞吸积理论是现代高能天体物理学重要的理论基础,是检验黑洞周围强引力场中物质运动规律的重要理论工具。传统的黑洞吸积模型建立在双星基础上,假设被吸积气体来源于伴星的洛希瓣气体流(RLO),严格意义上适用于小质量X射线双星(LMXB)。对于以天鹅座X-1(Cyg X-1)为代表的大质量X射线双星(HMXB)和中心存在着超大质量黑洞的活动星系核(AGN),吸积气体大多来自于恒星星风、星际介质、尘埃环等弥散介质,因此,吸积流的物理图像与小质量黑洞双星的吸积会有一定程度的差异。综述近年来初步建立的以弥散介质为吸积原料的黑洞吸积模型。详细描述了模型的物理基础、求解过程、由数值计算所得到的吸积流结构、辐射光谱,以及在黑洞双星和活动星系核中的应用,并展望未来理论上的拓展及其应用前景。

关键词：吸积盘黑洞物理活动星系核 X射线双星

黑洞双星的B型QPO频率与幂律通量的相关性的解释

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天文学报 2023年第4期64卷 138-147页

作者：黄昌印张子升长江大学物理与光电工程学院荆州434023

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... 详细信息

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.

关键词：吸积吸积盘磁场黑洞物理恒星:黑洞 X射线:双星

GRS 1915+105的X射线能谱分析及黑洞自旋测量

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天文学报 2023年第2期64卷 21-29页

作者：王苑苟利军赵雪杉冯叶贾楠廖振玄李玉丰中国科学院国家天文台北京100101 中国科学院国家天文台计算天体物理重点实验室北京100012 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049

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... 详细信息

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)^(+2.0)M⊙, i=60°±5°, D=8.6_(-1.6)^(+2.0)kpc (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.考虑本地吸收体的作用,在模型中加入了吸收成分“tbpcf”(表示一个被部分遮蔽的吸收成分模型),其等效氢柱密度高达10^(23)cm^(-2),与“康普顿厚”的特征一致.

关键词：恒星:黑洞 X射线:双星黑洞物理

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强喷流射电源黑洞天体活动基本面关系

强喷流射电源黑洞天体活动基本面关系

作者：杜博文贵州师范大学

学位级别：硕士

黑洞天体活动基本面关系是近年来天文学界的一个热门话题之一,它将不同尺度的黑洞(包括恒星级黑洞和超大质量黑洞)很自然地联系了起来。这也暗示着不同尺度黑洞之间可能具有类似的物理性质,包括具有相似的中央引擎(黑洞)、有着相似的吸... 详细信息

黑洞天体活动基本面关系是近年来天文学界的一个热门话题之一,它将不同尺度的黑洞(包括恒星级黑洞和超大质量黑洞)很自然地联系了起来。这也暗示着不同尺度黑洞之间可能具有类似的物理性质,包括具有相似的中央引擎(黑洞)、有着相似的吸积-喷流耦合关系等等。一般恒星级黑洞多以黑洞X射线双星(BHXRB)的形式存在,它通过吸积伴星上的物质在周围形成吸积盘,并产生多波段辐射;而超大质量黑洞(SMBH)主要位于星系的中心区域。本文主要通过以下四个章节进行阐述:第一章,本章首先介绍了不同尺度黑洞的一些基本特征,包括黑洞X射线双星能态的演化、活动星系核的分类等;其次对射电—X射线相关性的两个不同分支以及X射线辐射机制进行了简单介绍;最后重点阐述了吸积物理中的几个重要的模型,包括标准薄盘模型(SSD)、径移主导吸积流(ADAF和Slim)以及喷流中能量提取机制和辐射机制等。第二章,首先确定强喷流射电源的分类,然后对多普勒集束效应进行了理论公式的推导,最后对多普勒因子在不同能段的差异进行了说明以及对于强喷流射电源的本征辐射流量和光度的计算。第三章,我们构建了一个包括23个Blazars和15个FR Is的样本,对强喷流射电源的黑洞天体活动基本面关系进行了研究,获得如下结果:(1)它们的射电—X射线相关性似乎更加遵循例外分支(?);(2)它们的黑洞基本面关系斜率也更加陡((?)～1.24),这意味着X射线来自喷流;(3)样本涵盖范围大致对应着黑洞X射线双星的宁静态、低/硬态以及亮硬态。第四章,对我们的工作以及存在的问题进行了总结,并对以后的工作进行展望。

关键词：黑洞物理活动星系核集束效应

黑洞X射线双星GRS 1915+105的观测研究

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黑洞X射线双星GRS 1915+105的观测研究

作者：董诗音华中科技大学

学位级别：硕士

高能天体物理是天文学的一个活跃领域,而X射线双星以其丰富的谱态变化和时变信息为我们提供了研究致密天体形成及演化的机会。GRS 1915+105是银河系内著名的黑洞X射线双星源,其快速光变现象、能谱谱态的演化特征、准周期震荡的起源等问... 详细信息

高能天体物理是天文学的一个活跃领域,而X射线双星以其丰富的谱态变化和时变信息为我们提供了研究致密天体形成及演化的机会。GRS 1915+105是银河系内著名的黑洞X射线双星源,其快速光变现象、能谱谱态的演化特征、准周期震荡的起源等问题一直备受关注,对它观测现象的研究有助于进一步揭示这类天体的物理本质。首先本文利用RXTE/ASM、MAXI/GSC、Swift/BAT卫星的观测数据,对GRS 1915+105的长期光变曲线进行了分析。应用Lomb-Scargle周期算法,确定这颗源存在约440天的长周期爆发现象,这种长周期可能与扭曲盘的进动相关。其次,本文研究了源处于低硬态时X射线辐射与射电辐射的相关关系。通过选择处于低硬态且有持续喷流存在的观测数据,拟合出相关关系,S∝S,其中ξ≈1.72±0.33,由此得出低硬态时X射线辐射可能来自喷流辐射区。但低硬态时喷流的辐射机制不同,喷流的逆康普顿散射或同步自康普顿产生X射线辐射,而同步辐射产生射电辐射。最后,利用HXMT卫星数据对这颗源进行能谱拟合,根据拟合结果可将能谱按氢原子柱密度N的上升和下降分成两种状态。在N上升状态中,能谱拟合参数N、光子指数Γ、光子流量之间的演化呈现出正相关关系,而在下降阶段会出现反相关关系。文中讨论了这种能谱参数之间正反相关性转变的原因,并认为这很可能是由于源周围环境变化导致的。虽然X射线双星GRS 1915+105的观测与观测研究已经很多,但本文的研究对深入理解X射线双星中喷流与盘的相互作用、源的爆发机制以及辐射过程等方面有促进作用。

关键词：黑洞物理 X射线双星喷流 GRS 1915+105

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黑洞阴影在SSD中的位置和形状

计算物理 2011年第6期28卷 942-948页

作者：潘彩娟马游朱云锋百色学院物理与电信工程系广西百色533000 广西大学电气工程学院广西530004

假设旋转的黑洞在标准吸积盘内,在吸积盘的内边界等于最后稳定轨道的情况下,画出黑洞阴影在吸积盘的图像.通过定性和定量分析黑洞的形状和位置,发现对于相同质量的黑洞,黑洞阴影的大小及形状与黑洞的自旋参量有关.旋转黑洞阴影的形状和... 详细信息

假设旋转的黑洞在标准吸积盘内,在吸积盘的内边界等于最后稳定轨道的情况下,画出黑洞阴影在吸积盘的图像.通过定性和定量分析黑洞的形状和位置,发现对于相同质量的黑洞,黑洞阴影的大小及形状与黑洞的自旋参量有关.旋转黑洞阴影的形状和位置与它的旋转轴是不对称的,通过研究旋转轴与黑洞阴影的位置关系来确定黑洞的质量中心的位置及黑洞的旋转参量.

关键词：吸积盘黑洞物理

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类比引力有关问题研究进展

科学通报 2015年第28期60卷 2697-2706页

作者：余洪伟胡佳伟宁波大学理学院非线性科学中心宁波315211

尽管引力是人类最先认识的自然界基本相互作用力,但人们对引力本质的认识还相当不够.至今我们仍然没有一个完全自洽的量子引力理论.近年来研究表明,类比引力为我们深入理解引力的性质提供了一个新的窗口.类比引力的研究一方面为Hawking... 详细信息

尽管引力是人类最先认识的自然界基本相互作用力,但人们对引力本质的认识还相当不够.至今我们仍然没有一个完全自洽的量子引力理论.近年来研究表明,类比引力为我们深入理解引力的性质提供了一个新的窗口.类比引力的研究一方面为Hawking辐射等弯曲时空量子效应的理论研究和实验验证提供了平台,另一方面也加深了人们对类比系统本身的认识.本文简要介绍类比引力的基本思想以及近年来理论和实验方面的进展,并对未来的研究进行展望.

关键词：量子引力黑洞物理量子效应类比引力弯曲时空量子场论