黑洞系统的光谱态研究：从X-射线双星到活动星系核

黑洞X-射线双星的形态迥异的光谱，普遍认为是由于吸积模式的不同导致的，各种光谱态之间的跃迁则是吸积模式随吸积率改变的结果。但是，对于吸积模式转换的物理原因，还有待于更多、强有力的观测检验。本项目的主要研究内容是以黑洞X-射线双星和活动星系核为研究对象，针对质量相差悬殊的黑洞，从不同的时空尺度，利用观测资料的优势互补，用类比的方法研究各种次型的活动星系核以及处于各种光谱态的X-射线双星的黑洞吸积所产生的光谱，了解各光谱态的之间的相互关系，研究光谱发生变化的物理原因。最终目的是认识活动星系核的物理本质及各子类之间的演化关系。同时通过对高光度（高爱丁顿比）活动星系核的观测分析和理论研究，反过来研究黑洞双星的甚高态/陡谱态的吸积物理，试图比较全面地认识黑洞双星的光谱态形成原因和转化机制。

黑洞X-射线双星和活动星系核的光谱随爱丁顿比的不同而变化,普遍认为是由于吸积模式随吸积率改变的结果。但是,对于吸积模式转换的物理原因,还有待于更多、强有力的观测检验。本项目的主要研究内容是以黑洞X-射线双星 和活动星系核为研究对象,针对质量相差悬殊的黑洞,从不同的时空尺度,利用观测资料的优势互补,用类比的方法研究各种次型的活动星系核以及处于各种光谱态的X-射线双星的黑洞吸积所产生的光谱,了解各光谱态的之间的相互关系,研究光谱发生变化的物理原因。项目执行过程中，我们首先建立了包含动力学和辐射的吸积盘和热冕的相互作用模型，首次从物理上自洽地描述黑洞X-射线双星的光谱态随吸积率的演化。我们计算了在一定的吸积率范围内系统的出射谱，发现与黑洞X-射线双星能很好地吻合。针对低硬态和高软态不同的射电-X射线关系，提出了吸积盘冕+喷流的模型。与此同时，我们研究了低光度活动星系核的吸积盘被截断的机制以及由此引起活动星系核光谱态的演化。通过理论模型预言与观测的比较，探讨了活动星系核吸积流的粘滞与磁场。对于高光度活动星系核，我们提出了一个有别于黑洞双星的全新的物理模型：黑洞吸积星际介质或恒星风等各向同性分布的气体，首先形成ADAF吸积，内区再由于热气体凝聚维持吸积盘＋冕。初步的计算表明，模型可以解决长期存在于高光度活动星系核的两个问题，即高温气体的来源问题和X射线辐射的能源问题。