具有相对论性喷流的潮汐瓦解事件的研究

A star will be destroyed by tidal forces when it passes close enough by a supermassive black hole. These events known as tidal disruption events (TDEs), offer a unique opportunity to probe the supermassive black holes in the quiescent galaxies. With the development of new observational techniques, more and more TDEs are detected. Recently, jetted TDEs discovered by Swift indicated that some TDEs produce relativistic jets. The jetted TDEs are very useful tools to investigate the relativistic jet formation process related to a suddenly enhanced accretion onto a black hole, as well as its spin. They are also used to test the general theory of relativity under strong gravity. This project is focused on the following aspects: (1) apply for multi-band observations on TDEs and perform statistical study with the sample; (2) study the off-beam jetted TDEs; (3) find the crucial factors behind the TDEs with relativistic jets; (4) study the general relativity effects in the vicinity of black hole and the profile of circumnuclear medium. These studies may be helpful for understanding the physical nature of jet production and the properties of supermassive black hole.

如果一颗恒星非常靠近星系中心的超大质量黑洞，它将被黑洞的潮汐力瓦解，该爆发现象被称为潮汐瓦解事件，它是探测宁静星系中心超大质量黑洞的有效方式。随着观测手段的进步，观测样本越来越多。最近，Swift卫星发现了一类具有相对论性喷流的潮汐瓦解事件，为研究黑洞突发吸积过程中的喷流形成、探测黑洞的自转、检验强场下的广义相对论效应提供了重要途径，从而开启了潮汐瓦解现象研究的新篇章。本研究针对这类特殊的潮汐瓦解事件，主要研究内容包括：（1）申请多波段观测寻找更多潮汐瓦解事件候选体并进行样本分析；（2）寻找和研究具有偏轴的潮汐瓦解事件；（3）探究决定潮汐瓦解事件中相对论性喷流产生的主要因素；（4）通过潮汐瓦解事件研究星系中心超大质量黑洞附近的广义相对论效应及其周围物质环境。这些研究将加深我们对相对论性喷流产生机制及星系中心超大质量黑洞性质的理解。

本项目对潮汐瓦解事件的喷流产生和辐射特征，黑洞周围相对论效应及环境等进行了研究，主要成果如下：1）如果恒星轨道角动量与黑洞自转角动量的方向不重合，则形成吸积盘会在Kerr黑洞作用下产生Lense-Thirring进动，该系统产生的喷流也会随之进动，我们给出了潮汐瓦解事件进动喷流的光变和偏振演化特征；2）对具有相对论喷流潮汐瓦解事件观测样本的研究，以及对不同尺度黑洞系统的类比研究，表明黑洞自转和磁场在相对论喷流产生中发挥重要作用；3）研究了晚型恒星被超大质量黑洞的部分瓦解过程，该系统最终将演化为极端质量比旋进系统（EMRI），我们给出了其产生的电磁辐射和低频引力波辐射特征。