黑洞吸积流的多波段辐射和吸积模式研究

黑洞吸积是天体物理中十分重要的物理过程, 是许多天体系统的能量来源. 黑洞吸积盘模型能够成功地解释许多天体（如：X射线双星及活动星系核等）的观测现象。黑洞附近吸积流的物理状态、所发生的物理过程都极其复杂，多波段（光学、紫外、X射线等）的观测数据提供了有用的信息。本项目拟研究吸积流中的各种辐射过程，利用观测数据，试图确定黑洞吸积盘的一些重要物理参数，如：盘－冕等过渡区的位置、尺度等。黑洞吸积存在不同的模式，如：slim盘、标准薄盘及低辐射效率吸积流等，它们对应于不同的吸积率。由于吸积率的变化，吸积盘会发生从一种吸积模式向另一种吸积模式转变的过程，对于吸积模式转变时发生的物理过程至今仍不清楚，另一方面，观测表明宽发射线辐射特征也与吸积率有关，我们准备利用活动星系核／X射线双星的多波段观测数据，结合吸积理论模型，研究触发吸积模式转变的物理原因，及其与宽发射线形成机制之间的关系等问题。

黑洞吸积存在不同的模式，由于吸积率的变化，吸积盘会发生从一种吸积模式向另一种吸积模式的转变，还可能存在两者吸积模式共存的状态。当吸积率小于临界值时，ADAF可以与标准薄盘/冕共存，而且当吸积率很低时，可能形成有外流的ADAF吸积系统。基于这种吸积模式的转变和共存模型，我们利用低辐射效率吸积流理论，通过对黑洞X射线双星GX339-4处于低吸积率状态时的X射线发射线—类氢类氦铁K线观测结果的分析和理论计算，发现利用较强外流的ADAF模型可以解释观测结果，并指出根据发射线可以对模型的参数给出限制。我们还利用一个低光度活动星系核样本，得到了低光度活动星系核中光学-X射线辐射谱指数与爱丁顿光度之间存在的反相关性，并发现这一关系不同于高光度活动星系核中的正相关性。利用低辐射效率吸积流理论可以大致解释低光度活动星系核中存在的反相关性，支持了ADAF作为低光度活动星系核的吸积模式的观点。此外，我们利用ADAF+标准薄盘/冕（SD/corona）共存的吸积模型，对低光度活动星系核M81的辐射谱和X射线热发射线进行了理论计算，着重研究了标准薄盘与冕的垂向连接过渡区结构，选择适当的边界条件和物理参数计算发射线辐射，并与观测到的结果比较，构造了薄盘与冕垂向连接过渡区的物理结构。在最近的研究中，我们通过对薄盘与冕的垂向结构进行分层后，分别对每一层中的等离子体考虑辐射转移过程，利用辐射转移方程多次进行逐层依次计算后，可以得到盘冕系统沿各个方向的辐射谱，结果表明吸积盘沿各个方向具有不同的辐射谱，包括辐射强度和谱形的变化，特别是光学/紫外到软X射线波段的谱形随出射方向有明显的变化。这一结果可能对分析X 射线双星和活动星系核的多波段观测数据产生影响。