黑洞系統(tǒng)中噴流和吸積的耦合.pdf

1、觀測發(fā)現(xiàn)許多吸積天體系統(tǒng)都有噴流現(xiàn)象。普遍認為噴流與黑洞吸積成協(xié)，X射線雙星和活動星系核各波段的觀測數(shù)據(jù)、光變分析、理論模型及數(shù)值模擬均表明了噴流與吸積具有耦合關(guān)系。
　　 吸積過程被公認為高能天體系統(tǒng)的主要能源機制，迄今為止曾涌現(xiàn)出了諸多不同的黑洞吸積盤模型?；谳椛湫士梢詫⑽e流劃分成兩大類：薄盤和厚盤（如徑移主導(dǎo)的吸積流，簡稱ADAF）。薄盤吸積具有最高的釋能效率，可以用來解釋高光度的X 射線雙星和活動星系核。ADAF

2、無法有效地輻射粘滯產(chǎn)熱，其光度很低，而盤溫很高，可以解釋低光度的X 射線雙星和活動星系核的低光度和非熱譜。本文主要對廣義相對論下的標(biāo)準(zhǔn)薄盤和ADAF 盤進行了詳細介紹。
　　 接著，本文詳細介紹了大尺度磁場驅(qū)動噴流的BP機制，重點討論了噴流發(fā)射過程和磁離心加速過程，根據(jù)物質(zhì)外流的磁流體動力學(xué)方程組推導(dǎo)出了外流的角動量守恒和能量守恒方程。其中BP 過程驅(qū)動的噴流是磁流體動力學(xué)（MHD）模式，提取的能量既包含電磁能，也包含著一部分的

3、物質(zhì)能量。磁場提取的能量以外流為載體，在吸積盤和Alfven 面之間的區(qū)域不斷加速，攜帶的電磁能逐漸轉(zhuǎn)化為物質(zhì)流的動能。隨后，本文簡單介紹了其他幾種大尺度磁場的提能機制，包括BZ機制、DL機制和MC機制。
　　 在第三章，我們提出了一種標(biāo)準(zhǔn)薄盤與BZ、BP 過程結(jié)合的簡單模型，考慮到BP 過程導(dǎo)致的物質(zhì)噴流和盤吸積之間的相互作用，通過解薄盤的質(zhì)量、角動量和能量守恒方程，得到盤光度和噴流功率表達式。發(fā)現(xiàn)由于BP 過程的存在，盤輻射

4、通量和盤光度會相應(yīng)降低；受到盤穩(wěn)定性的限制，在大多數(shù)情況下，BP 功率不會比BZ功率小很多，噴流總功率與盤光度處于同一量級，這與Blazars天體的噴流功率和吸積（熱）光度相關(guān)性一致，文中擬合了11個平譜射電源（簡稱FSRQs）和17個陡譜射電源（簡稱SSRQs）的寬發(fā)射線光度和噴流功率。
　　 本文的第四章討論ADAF與 BP 過程結(jié)合的簡單模型，通過求解其動力學(xué)方程，得到盤光度和噴流功率表達式，發(fā)現(xiàn)由于BP 過程和徑移的作用

5、，盤光度變得非常低，會出現(xiàn)噴流主導(dǎo)態(tài)。還發(fā)現(xiàn)以愛丁頓吸積率為單位的吸積率和徑移參數(shù)之間存在反相關(guān)，這可以用來解釋15個亞光度活動星系核的噴流動能功率與熱光度之間的正相關(guān)性，并對其2-10keV的X-ray 光度和噴流功率進行了擬合。而且，在吸積率-黑洞質(zhì)量對數(shù)平面上重新給出了射電星系FR I/II 二分的Ledlow-Owen 關(guān)系，認為FR I/II二分主要依賴于吸積率，與黑洞質(zhì)量幾乎無關(guān)，而且分界吸積率低于ADAF的臨界吸積率，表明

6、FR I 處于ADAF 吸積模式。
　　 第五章對黑洞系統(tǒng)中大尺度磁場的起源問題進行了簡單討論。位于黑洞赤道面最內(nèi)穩(wěn)定軌道處的單電流環(huán)將產(chǎn)生連接黑洞和吸積盤（簡稱MCHD）、吸入?yún)^(qū)和吸積盤（簡稱MCPD）的兩種閉合磁場位形。由于MCPD的存在，能量和角動量的轉(zhuǎn)移問題變得更加復(fù)雜，相應(yīng)的吸積盤也有了更細致的分區(qū)。另外，計算了兩種磁聯(lián)系對吸積盤內(nèi)區(qū)的輻射通量的影響，表明吸入?yún)^(qū)與吸積盤的磁聯(lián)系非常重要，尤其是在黑洞自轉(zhuǎn)比較小的情況不容