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拐了~~拐了?~~ ——上海天文臺在黑洞活動性基本面研究上取得重要進展

發布時間:2016-10-12 來源: 瀏覽:

 

人們認識和理解自然的基本研究范式是:首先是努力尋找并確定共性;其次則開始尋找各種例外、特例~~~

活動星系核和黑洞X射線雙星是高能天體物理的重要研究方向。人們發現,它們的黑洞質量、X射線光度(光度指發光本領)、射電光度之間在對數空間里存在非常簡單的線性相關。這個相關關系,即為所謂的共性結果,被稱為黑洞活動性的基本面(Fundamental Plane)關系。它對研究活動星系核反饋、噴流的形成機制等具有重要的理論意義。上海天文臺副研究員謝富國(院青促會成員)、袁峰研究員及其合作者在此領域開展了一系列的工作,他們著重關注了共性之外的特例。首先,他們研究了標準相關關系以及新發現的拐折型相關關系之間的區別及聯系。進一步地,他們發現了首個符合拐折型相關關系的活動星系核NGC 7213,并利用對射電-X射線相關關系三段式相關關系的理論作系統解釋。目前兩個工作都已經發表在《皇家天文學會月刊》(MNRAS)上。

在基本面研究中,黑洞雙星具有與天獨厚的優勢。它們的演化時標較短,往往會發生多次爆發。在爆發過程中它們的射電光度和X射線光度有非常劇烈的變化,因此可以用來研究基本面關系里的一個重要組成部分,即(單個源的)射電-X射線光度之間的相關(參看下圖1的藍色實線)。

近年來,在發現大量符合標準基本面關系源以外,人們也在黑洞雙星中發現一些特殊的源(例外源,outlier),這些源的射電-X射線相關關系符合比較復雜的三段式相關關系(參看下圖1),即在光度較高時呈現較陡的相關關系,在光度適中時呈現較平的相關關系,而在光度較低時會回到標準的相關關系上。

  1:符合不同射電-X射線相關的源,其中藍色實線對應于標準相關關系;紅色實線及虛線對應于三段式的拐折型相關關系。

 

自然地,拐折是需要理由的?。。ㄐ枰??不需要么?可以探討一下~~~)“我們團組從耦合的吸積-噴流理論這一主流理論模型出發,結合最新的理論進展,揭示了不同相關關系的區別與聯系?!痹逖芯繂T介紹。謝富國副研究員進一步解釋,三段式相關關系存在的意義在于這些源在爆發時完整地對應于黑洞熱吸積過程的三個階段,即冷卻非常無效的熱態,冷卻顯著的熱態,以及冷卻極度重要的冷熱氣體混合態。而對符合標準相關關系的天體源來說,在爆發過程中主要只對應于其中一個態。目前該工作已經發表在20163月份的《皇家天文學會月刊》。

“隨后,我與波蘭哥白尼天文研究所Andrzej A. Zdziarski教授,廈門大學馬任意,以及我臺研究生楊其祥等國內外同行一起,發現了首個符合拐折型相關關系的活動星系核NGC 7213?!敝x富國表示,“由于活動星系核的演化時標極其漫長,我們收集了近30年對該類星體的觀測數據?!彼麄儼l現這個源在過去三十年內似乎可以看成處于爆發的消退期。在過去十年內的射電-X射線相關關系比較平,而在70-90年代少量觀測則表明其處于較陡的射電-X射線相關關系(參看圖2)。與此同時,他們還檢驗了該系統的X射線光譜性質的變化以及從射電到高能伽馬射線的全波段的光譜,并發現跟早期他們的理論預期完全一致。該工作即將發表在2016年年底的《皇家天文學會月刊》。

 

2NGC 7213的射電-X射線光度相關關系

 

科研文章鏈接: 

1, Interpreting the radio/X-ray correlation of black hole X-ray binaries based on the accretion–jet model

http://mnras.oxfordjournals.org/content/456/4/4377

2, A luminous hot accretion flow in the low-luminosity active galactic nucleus NGC 7213

http://mnras.oxfordjournals.org/content/463/3/2287

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