【摘要】： 快速旋轉(zhuǎn)的黑洞是一個巨大的能庫,它是驅(qū)動宇宙中一些高能天體的能源之一[1],因此研究與旋轉(zhuǎn)黑洞有關(guān)的高能輻射現(xiàn)象極為重要。本文探討了通過磁場從黑洞提取旋轉(zhuǎn)能的兩種機(jī)制,并著重討論了磁耦合過程與高發(fā)射率指數(shù)、高頻準(zhǔn)周期振蕩、極寬發(fā)射線以及非熱X射線輻射等高能X射線現(xiàn)象之間的關(guān)系。 在第一章的引言中我們對論文題目所涉及的三個領(lǐng)域做了簡要的介紹。首先介紹了黑洞理論的發(fā)展、黑洞的一些特殊性質(zhì)、提取黑洞旋轉(zhuǎn)能的幾種機(jī)制以及天體物理學(xué)中對黑洞的分類等。然后回顧了吸積盤理論和盤冕模型的發(fā)展。最后簡要介紹了與黑洞吸積盤理論密切相關(guān)的X射線天文學(xué)的發(fā)展。 在第二章,我們詳細(xì)介紹了黑洞的磁層理論、等效電路理論、BZ過程和磁耦合過程的共存模型,并導(dǎo)出BZ過程和磁耦合過程從Kerr黑洞提取旋轉(zhuǎn)能的功率。這一章是本論文的理論基礎(chǔ),第三章涉及共存模型的應(yīng)用及有關(guān)討論,所圍繞的中心內(nèi)容都是磁耦合過程對盤輻射產(chǎn)生的影響。 我們的模型的有多方面的應(yīng)用,本文主要討論共存模型在解釋X射線觀測現(xiàn)象方面的應(yīng)用: 我們在3.1節(jié)討論了磁耦合過程對盤的局部熱輻射的影響,并解釋了標(biāo)準(zhǔn)盤不能解釋的高發(fā)射率指數(shù)。我們還比較了其它幾個有利于解釋高發(fā)射率指數(shù)的模型,說明能夠很好地解釋高發(fā)射率指數(shù)這個天文觀測現(xiàn)象正好說明了磁耦合模型的合理性。針對X射線天文衛(wèi)星RXTE觀測到的高頻準(zhǔn)周期振蕩現(xiàn)象,我們在3.2節(jié)利用非軸對稱磁場先后建立了旋轉(zhuǎn)熱斑模型及旋轉(zhuǎn)雙熱斑模型給予解釋。主要的工作是推導(dǎo)在非軸對稱磁場條件下磁耦合過程的提能功率,以及在等效電路中引入電感元件來計算重復(fù)發(fā)生磁場的螺旋不穩(wěn)定性的時標(biāo)。 我們還對X射線天文學(xué)當(dāng)中的一個重要的探測手段——極寬發(fā)射線進(jìn)行了一些討論。在3.3節(jié)當(dāng)中,我們介紹了盤對X射線的反射及發(fā)射線的形成、譜線的展寬機(jī)制以及計算鐵線輪廓的光線追蹤法,最后討論了磁耦合過程對鐵線輪廓的影響。為了解釋各類黑洞吸積盤系統(tǒng)中觀測到的硬X射線發(fā)射,也為了完善我們的模型,使之更好地解釋X射線天文現(xiàn)象,我們在3.4節(jié)引入盤冕。在簡單介紹了盤冕模型之后,討論了冕模型中涉及的盤與冕的能量平衡問題,然后給出了計算康普頓化出射譜的兩個半解析的經(jīng)驗公式和蒙特卡羅方法的模擬過程,最后討論了在BZMC共存模型中引入冕而得到的一些結(jié)果。 最后,在第四章,我們對本文的主要結(jié)果做了簡要總結(jié),并指出了現(xiàn)有模型中一些有待發(fā)展的方面。
【圖文】：

GN名稱有：Quasar、QSO、Seyfert 1、Seyfert 2、Seyfert 1SRG、NLRG、BLRG、Starburst、LINER、BLAZAR、OVVrmer等（其中有四種：Quasar（類星體）、Seyfert星系、BL 的）。不過，從觀測角度，凡屬活動星系核一般都有高光、非熱輻射、有光變以及有噴流等共同特征[42]。變、極高的釋能效率、視超光速現(xiàn)象、射電源在空間的軸都說明所有的AGN都存在著黑洞核心[42]。在活動星系核的積盤和噴流是不可缺少的三大要素[43]。人們還提出了AGN類型的活動星系核僅僅是觀測角度的不同而已，如圖1.1所個環(huán)狀的吸積盤。盤的內(nèi)側(cè)是形成寬線的吸收云，有中性測便看到Seyfert 2（窄線），或者Seyfert 1和類星體（寬線）Blazar）則是從軸向觀測得到的。

圖 2.1 連接黑洞視界面與吸積盤內(nèi)區(qū)的磁通管示意圖考慮一個與黑洞相交的環(huán)形磁通管，如圖 2.1 中 a 區(qū)所示，磁通管洞的視界面的角速度HΩ 并不相等，F(xiàn) HΩ < Ω ，，這好象磁力線是被轉(zhuǎn)一樣。因此黑洞將對磁通管施加一個凈力矩，其大小為:( )24H FH H nd L dt j n m Bc πΩ ΩΔ = × ΔΨ = ΔΨ 凈力矩的作用，黑洞將把其旋轉(zhuǎn)能通過共轉(zhuǎn)的磁通管向外傳遞給遠(yuǎn)的粒子，其功率為( )( )24F H FF H nP d L dt Bc πΩ Ω ΩΔ = Ω Δ = ΔΨ )式可以看出功率輸出與磁通管的共轉(zhuǎn)角速度FΩ 有密切關(guān)系。另一方離黑洞的粒子的慣性。如果加速區(qū)粒子的慣性很大，則由于粒子慣性
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：P145.8

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 陳軍鋒,尤峻;輻射譜在康普頓軟化過程中的演化特性[J];科學(xué)通報;1992年09期

2 袁峰;黑洞吸積理論的新進(jìn)展(II):含激波的吸積理論[J];天文學(xué)進(jìn)展;1999年03期

本文編號：2659964