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據、光變分析、理論模型及數值模擬均表明了噴流與吸積具有耦合關系。
　　 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。基于輻射效率可以將吸積流劃分成兩大類：薄盤和厚盤（如徑移主導的吸積流，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準薄盤和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，根據物質外流的磁流體動力學方程組推導出了外流的角動量守恒和能量守恒方程。其中BP 過程驅動的噴流是磁流體動力學（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化為物質流的動能。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，我們提出了一種標準薄盤與BZ、BP 過程結合的簡單模型，考慮到BP 過程導致的物質噴流和盤吸積之間的相互作用，通過解薄盤的質量、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降低；受到盤穩(wěn)定性的限制，在大多數情況下，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 過程結合的簡單模型，通過求解其動力學方程，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之間存在反相關，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-黑洞質量對數平面上重新給出了射電星系FR I/II 二分的Ledlow-Owen 關系，認為FR I/II二分主要依賴于吸積率，與黑洞質量幾乎無關，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穩(wěn)定軌道處的單電流環(huán)將產生連接黑洞和吸積盤（簡稱MCHD）、吸入區(qū)和吸積盤（簡稱MCPD）的兩種閉合磁場位形。由于MCPD的存在，能量和角動量的轉移問題變得更加復雜，相應的吸積盤也有了更細致的分區(qū)。另外，計算了兩種磁聯(lián)系對吸積盤內區(qū)的輻射通量的影響，表明吸入區(qū)與吸積盤的磁聯(lián)系非常重要，尤其是在黑洞自轉比較小的情況不容