【摘要】： 物質通過吸積釋放引力能是宇宙中各種天體活動能量的一個重要來源,特別是在對黑洞、中子星和白矮星等致密天體的研究中,吸積過程顯得尤為重要。近些年隨著天文觀測的進步,吸積盤理論也發(fā)展到了當代徑移主導吸積的范疇。Slim盤是一類光學厚,幾何厚度可以和半徑相當的徑移主導吸積盤,目前已經被廣泛的應用于解釋各種超愛丁頓吸積的觀測現象。 本文中主要介紹了筆者在攻讀博士期間對于Slim模型的研究成果。通過改進高吸積率下Slim盤模型在垂向引力處理上的一些缺陷,計算了改進后模型的整體解并對其新的特性進行了討論,證實了Slim盤模型在不考慮外流時其吸積率存在上限;此外還對放棄垂向流體靜力學平衡假設后的Slim盤整體解進行了初步探討;并且對含有外流的Slim盤結構做了計算和探討。 第一章中首先討論了黑洞的概念,對其基本性質、描述、研究和觀測現狀等做了一些簡單的介紹;然后講述了吸積理論的基本內容以及幾種主流的吸積盤模型,對吸積盤的形成機制和物質供給做了討論,并介紹了吸積盤模型在幾種重要的天文觀測現象上的應用。 第二章中首先介紹了愛丁頓光度的概念,解釋為什么吸積盤有可能具有超愛丁頓的輻射光度,然后介紹了標準薄盤(SSD)的結構描述和計算方法,討論了其模型、盤結構以及其在穩(wěn)定性、適用的吸積率上限等方面的局限性。然后引入Slim盤的經典模型并介紹其詳細的整體解計算方法和盤結構的基本性質。 第三章中首先通過一系列證據表明經典Slim盤模型在垂向引力上的處理具有一定缺陷,特別是在高吸積率下表現的尤為明顯。然后從局域分析的角度出發(fā),對改進垂向引力描述后的Slim盤結構和性質方面做了探討。在此基礎之上,我們又詳細計算了改進后的Slim盤模型的結構,得到了跨聲速點的整體解,提出Slim盤吸積率存在上限的重要結論,并對吸積率上限的形成原因和在不同參數下的變化情況做了討論。接著我們初步探討了當外邊界物質供給超過此上限時盤的情況,提出了此時吸積盤很可能會產生外流。之后我們還在放棄垂向流體靜力學平衡假設后,重新計算了Slim盤的整體解,并證實這種情況下Slim盤仍然存在著吸積率上限。 第四章中我們展示了國際上對于吸積盤數值模擬得到外流的一些結果,然后利用這些結果的結論,初步探討了含有外流的Slim盤模型的整體解。 第五章是對下一步研究方向的介紹。
【圖文】：

個相交閉合曲面分別為兩個洛希瓣。對小質量雙星來說，某個演化時期伴星M2可能膨脹。如果膨脹充滿了其洛希瓣，伴星的物質就會沿兩個瓣的連接點即拉格朗日點Ll進入到致密星M1的洛希瓣內，如圖1一4的(a)所示。M2的物質只能通過一個點流出，Ll就類似于噴嘴使得流出的物質速度很高。Ll點隨整個雙星系統(tǒng)一起轉動，因此進入到主星洛希瓣的物質具有很大的角動量，將繞主星Ml作類似于圓軌道的轉動。之所以不是純粹的圓軌道，是因為粘滯要使得物質在快速轉動的同時慢慢往里吸積，引力能釋放轉化為物質中的熱能并快速輻射出來。這樣最終會在雙星轉動的軌道平面上形成并維持住吸積盤，圖1一5是半相接雙星中形成的吸積盤及數值模擬的盤內螺旋密度波〔側。通過洛希瓣外流吸積的雙星系統(tǒng)很多，比如典型的暫現黑洞候選體和X射線脈沖星GXI+4等。如果伴星沒有充滿洛希瓣，，那么作為恒星的一個普遍屬性，其周圍也存在著恒星風。對于大質量雙星來說

引起或參與的一些活動現象為恒星形成、高能輻射、雙星演化、新星爆發(fā)和工型超新星暴、噴流等等。在一些引力源比如原恒星、主序恒星、白矮星、中子星和黑洞周圍都很容易形成這種氣體盤，如圖1一612511501所示。主序恒星和白矮星半徑比較大，吸積盤可碰到它們堅硬的表面發(fā)出很亮的X射線。黑洞和中子星附近廣義相對論效應更明顯，吸積盤只能延伸到內半徑;i。處，再往里就直接掉進去很難維持住盤狀結構。NSBH嘰n圖1一6天體周圍的吸積盤示意圖。MS，WD，NS和BH分別為主序恒星、白矮星、中子星和黑洞。
【學位授予單位】：廈門大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：P145.8

【共引文獻】

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本文編號：2607963