致密天体中射电喷流与吸积的耦合

The coupling of jet with accretion in the compact objects is investigated in the general relativistic framework. It mainly involves the following aspects. (1) Research of jet acceleration mechanism in the several accretion mode, (I) jet acceleration mechanism for the standard disk, (II) jet acceleration mechanism for the advection dominated accretion flow (ADAF), (III) limit of the parameters of the model using the data of observation. (2) Research of coupling of jet with accretion. (I) influence of magnetic extraction energy on the structure of the accretion flow, (II) interaction of jet and black hole accretion disc, (III) correlation of jet power and luminosity of accretion disc. To explain the phenomenon in the high-energy astrophysics and fit their observational characteristics, the astronomical observation is combined with general relativity, black hole physics and theory of accretion in this research.

在广义相对论的框架中对致密天体中射电喷流与吸积的耦合进行综合研究,主要内容涉及到(1) 不同吸积模式下喷流加速机制的研究。(i)标准吸积盘模式下的喷流加速机制；(ii)径移主导吸积流（ADAF）模式下的喷流加速机制；(iii)喷流功率观测值对模型参数的限制。(2)喷流与吸积耦合关系的研究。(i)大尺度磁场提能对吸积流动力学结构的影响;(ii)黑洞吸积流与喷流系统的动力学相互作用,(iii)喷流功率值与吸积盘光度的相关性研究。本项研究将广义相对论,黑洞物理,吸积盘理论与天文观测紧密结合起来,旨在探讨有关高能天体物理现象,并拟合其观测特征.

喷流广泛存在于宇宙中的各类天体系统中，例如活动星系核、黑洞X射线双星、年轻的吸积恒星等的吸积系统都具有强劲的物质和能量喷流。致密天体的吸积理论是一种解释高能天体辐射的有效模型。在吸积过程中,吸积物质通过湍流粘滞引起内摩擦逐渐丧失角动量而落入中心天体,将引力能转化为辐射能。. 本项目主要在探讨射电喷流加速机制的基础上，研究喷流和吸积流两者之间存在着复杂的相互作用即耦合关系。主要进展和结果集中在以下方面：(I)不同吸积模式下的喷流加速机制；(II)喷流功率观测值对模型参数的限制；（III）Monte Carlo的数值模拟的方法对致密天体中吸积盘X射线谱的研究；（IV）喷流功率值与吸积盘光度的相关性研究。. 研究结果表明，在标准吸积模式下，大尺度磁场提取吸积盘的旋转能量是明显大于黑洞的BZ功率；对于径移主导吸积流（ADAF）模式下的喷流加速机制，结果表明喷流功率主要集中在吸积盘的内区，并且吸积流径移主导的程度越高，喷流功率值越低；对于吸积盘+热冕模型下喷流的加速机制模型喷流功率值主要由吸积率，内边缘力矩参数及黑洞旋转参数决定, 并且随着磁力矩参数和黑洞自转参数的增加而明显增大，同时吸积的增强也能导致喷流功率增大。我们选取了一组高喷流功率耀变体(Blazar) 的天文样本。研究结果表明喷流加速机制在取恰当的参数时可以很好地拟合所有高功率喷流的观测值, 而这些高功率样本是当吸积盘热冕系统取无力矩边界条件和BZ机制所无法解释的。在考虑了在黑洞与吸积盘之间存在磁耦合情况下，用Monte Carlo的数值模拟的方法编程计算出了不同的磁场位型下吸积盘的X射线辐出谱；并进行了相关分析，结果表明，存在磁耦合关系的X射线辐出谱能很好的解释黑洞X射线双星GROJ1655-40的谱态转换。. 本项目的研究揭示了射电喷流这种高能天体物理现象的产生机理,并较好地解释了射电喷流与吸积耦合的观测特征，有着较强的天体物理意义,同时对于将来射电望远镜与X射线空间望远镜联合观测目标的选取和相关科学问题的论证有着重要的意义。