黑洞自引力吸积盘的研究

黑洞吸积盘的标准模型预言当盘的尺度大约大于1000个史瓦西半径时盘就处于自引力主导的状态。自引力主导区域的引力不稳定性会导致恒星形成，恒星形成具体发生的区域及形成效率是关乎黑洞成长和演化的亟待解决的重要问题。它不仅与黑洞吸积盘的标准模型能否解释观测到的吸积盘尺度、核区恒星形成和黑洞活动性等重要问题相关，也涉及到从星系尺度的恒星形成盘到黑洞吸积盘之间的过渡区的关键物理。我们拟通过引入吸积盘上方的气体内流对这一区域气体盘的质量和能量注入来建立区别于标准盘的新的描述核区恒星形成和黑洞吸积盘的模型，以图给出吸积盘结构和特征参量随时间的演化，并得到核区恒星形成发生的位置以及它与黑洞活动关系的信息。在模型的基础上我们希望最终能给出从大尺度的恒星形成盘到小尺度的黑洞吸积盘的统一描述，得到星系和黑洞共同演化的动力学模型。

我们认为在很多类星体的中心都存在亚pc尺度的大质量双黑洞，但是观测上这样的系统却难以捕捉。我们提出了一种新颖的利用微引力透镜来探测亚pc尺度大质量双黑洞的方法。如果一个类星体中心存在一个双黑洞系统且它们之间的距离是小于1pc的，那么理论上预期每个黑洞都有一个环绕它的小吸积盘，而且还存在一个共同环绕双黑洞的大吸积盘，一个由次黑洞打开的沟壑分开了小吸积盘和大吸积盘。在假设了上述系统结构后我们生成了模拟的微引力透镜光变曲线（从红外到紫外波段），我们发现这样的光变曲线和中间只有一个黑洞的类星体系统的微引力透镜光变曲线非常不一样，这主要是由于沟壑的存在以及两个黑洞的互相绕转而导致的。我们还用模拟的光变曲线估计出了不同波段的辐射区域的尺度，发现得到的双黑洞系统的波长－尺度关系比单黑洞系统的关系在一定波长范围里要平坦得多，这个现象也是因为沟壑的存在而导致的。这样独特的光变曲线以及由此曲线估计出的波长－尺度关系可以用来在未来巡天得到的大样本引力透镜类星体中挑选和探测亚pc尺度的双黑洞系统。.由于亚pc尺度双黑洞具有独特的结构，理论预言系统的光谱能量分布(SED)和单黑洞系统相比在光学－UV波段会有部分能量缺失。我们报道了在离我们最近的类星体Mrk231 中心发现的亚pc尺度大质量双黑洞的证据。.我们还构造了一个基于主并合假设的类星体演化的模型。我们在相关的研究中率先采用蒙特卡洛马尔科夫方法拟合观测的硬X射线和光学光度函数来校准模型。我们发现这个模型可以很好的拟合高红移的光度函数，但是在低红移处只能产生只能产生20%观测到的光度函数。我们还用这套参数拟合了不同光度和红移处的类星体成团性的线性偏差，在拟合中对不同的类星体巡天样本我们考虑了样本的星等极限，我们发现我们可以很好的拟合由SDSS和BOSS类星体样本得到的成团性的线性偏差，这些数据限制了类星体的寄主暗物质晕的性质也进一步限制了类星体形成和演化的过程。