致密天体的能谱及时变分析

近年来随着一系列高能天文卫星的发射，X射线天体物理迅速发展，致密天体研究成为研究前沿。致密天体中的许多问题至今并不清楚或研究不全面，有待进一步深入研究。本项目将在前期研究的基础上，利用高质量X射线天文卫星观测数据，开展致密天体的能谱及时变性质研究，主要研究内容包括：(1)分析中子星双星Z源及atoll源的能谱及其演化，研究这类天体的辐射模型、吸积率、磁场、及吸积盘结构，及研究它们之间的相互演化；(2)分析X射线双星硬X射线能谱特性及其演化,探讨其可能起源；(3)研究X射线双星中准周期振荡(QPO)特性，分析QPO参数与能谱参数的相互关系，探究QPO可能起源；（4）结合时变分析，研究X射线双星中康普顿化过程，并寻找区别中子星和黑洞的可能判据；(5)研究致密天体中的广义相对论效应，包括引力红移、最后稳定轨道及黑洞视界。本项目研究内容属于致密天体物理中的一些热点问题，属于国际前沿创新性研究。

在本项目的资助下，利用X射线天文卫星观测数据，对X射线双星进行能谱和和时变分析，主要完成研究内容：(1)研究了中子星X射线双星圆规座X-1(Cir X-1)能谱和吸积率随轨道相位演变，研究发现吸积率存在明显的轨道调制，这种轨道调制归因于中子星运动轨道的高度椭率。(2)系统分析了中子星X射线双星XTE J1701-462高、低能段光变曲线相关性在硬度-强度图中的分布，发现存在正、反相关性，且相关性随光度而演变；分析相关函数得到软、硬时延，用截断吸积盘模型解释反相关X射线硬时延。(3)系统分析了微类星体GRS 1915+105低频QPO，分析结果显示在QPO频率-硬度比关系图上呈现两个分支，并且这两个分支的射电辐射存在很大差异。用指数截断幂率函数拟合QPO幅度与光子能量相互关系，发现幂率指数与QPO频率存在反相关；QPO频率小于3赫兹时，截断能量与QPO频率反相关，QPO频率大于3赫兹时，截断能量趋于一个常数。这些分析结果表明低频QPO可能源于冕。(4)分析微类星体GRS 1915+105低频QPO参数处于双峰态时的演变，将分析结果与能谱分析结果进行比较，发现低频QPO频率与吸积盘内半径不存在相关性，但是与谱指数相关。分析结果说明低频QPO起源于冕。(5)分析黑洞X射线双星XTE J1550-564低频QPO参数与光子能量相互关系。研究发现，QPO频率与光子能量存在多种相互关系，且依赖于频段。QPO幅度和光子能量也存在多种相互关系。用现有的QPO模型解释这些相互关系。..在本项目资助下，发表SCI研究论文7篇，发表国际核心期刊研究论文1篇，培养硕士研究生2名，协助培养博士研究生一名。发表文章和研究生培养超过预期目标。