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类星体和微类星体统一模型及其天体物理应用

叶永春  
【摘要】: 类星体和微类星体是天体物理学中两种重要的研究对象,它们是属于两种不同尺度的天体。磁化黑洞吸积盘理论是研究天体物理学的一个重要方向。本文即是基于磁化黑洞吸积盘理论,来探讨在类星体和微类星体这两种不同尺度的天体之间的诸多个性和共性的天文现象。 在第一章的绪论中,我们简要介绍了类星体和微类星体的一些基本观测特征,并对这两种尺度的天体之间的相关天文现象的理论研究作了简要的说明。 从第二章到第五章是本人在类星体和微类星体领域的几个工作。在第二章我们详细研究了类星体中的射电二分现象。基于我们自己的磁化黑洞吸积盘模型(BZMC),我们发现,类星体中的射电二分很可能不仅仅与黑洞自转有关,与其它一些相关物理参量,如磁场在吸积盘分布、吸积盘内边缘半径等等,都可能存在紧密的联系。通过对几个观测较多的类星体样本的分析,我们还发现,类星体中的射电噪度和对应的喷流强弱存在近似的正相关。 在第三章我们对微类星体中成对出现的3:2高频准周期振荡(HFQPO)、以及其与喷流和谱态转变的相关性现象作了深入探讨。我们发现考虑了磁场螺旋不稳定的BZMC模型可以导致在吸积盘上产生两个“热斑”,并利用对应位置的开普勒频率可以拟合HFQPO的观测。此外,我们还尝试通过考虑吸积等离子体数密度的波动,来半定量的解释了微类星体中HFQPO对与喷流成协以及与谱态转变相关的可能原因。 在第四章我们综合讨论了类星体和微类星体这两种尺度下的天文现象。承接前述的含螺旋不稳定性的BZMC模型,利用已知的一些观测结果,如类星体中的喷流功率、盘热辐射通量,微类星体中的HFQPO频率、色温度等等,我们分析了描述这两种尺度下的相关物理参量之间的关系。结果发现,中心黑洞质量与视界面磁场强度的平方成反比,与盘吸积率成正比。进一步地,我们还解释了在两种尺度中都观测到的高发射率指数。上述结果表明,也许的确如很多学者预言的,在类星体和微类星体之间诸多相似的天文现象背后存在一种统一的天体物理机制驱动。 在第五章,我们探讨了除BZMC模型中包含的两种提能机制以外,在磁化黑洞吸积盘系统可能存在的其它可能的提能机制。它们分别是:描述吸积盘和天体物理负载之间的磁联系、描述吸入区和吸积盘之间的磁联系,以及基于非标准吸积盘的黑洞与吸积盘之间的磁联系。这些研究表明,磁化黑洞吸积盘系统理论上的研究还远未达到完善的地步。 最后,在第六章中我们总结了磁化黑洞吸积盘理论中存在的问题,并对进一步完善磁化黑洞吸积盘理论作了展望。


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