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[硕士论文] 蔡静萍
物理学;理论物理 南京师范大学 2018(学位年度)
摘要:黑洞X射线双星是由一个恒星量级黑洞和伴星相互绕转组成的双星系统,主要通过X射线辐射释放来自吸积的引力势能。X射线的快速光变作为致密天体的重要观测特征,与黑洞的能态及能态转换有密不可分的关系。通过对X射线的快速光变的研究,能加深对黑洞吸积和双星演化过程的理解。
  在银河系内黑洞X射线双星中,GRS1915+105是第一个被发现视超光速喷流的瞬变源。由于其吸积盘、喷流、冕之间的相互作用较为复杂,导致其光变曲线展示出14种高振幅光变,其中有一种特殊的准周期光变曲线,形似心电图,被称为ρ类或“heartbeat”类。
  为了研究吸积盘、喷流、冕之间的相互作用,针对GRS1915+105这个源,在近16年RXTE的观测中,我们挑选出了233次符合ρ类的观测号。通过统计这些观测的参数,发现周期可以变化约一个量级(~20-200秒),而最大计数率大致保持不变。对不同周期的观测,我们发现周期与最小计数率有很好的正相关关系。此外,积分流量与最小计数率成正相关,与振幅成反相关。对3种典型周期的平均谱进行拟合,我们发现随着周期增加,吸积盘内半径也随之增加。当光度超过阈值(~0.3LEdd),吸积盘内区出现辐射压不稳定性(即Lightman-Eardly不稳定性),可导致GRS1915+105光变曲线上的振荡行为。但理论预言和我们统计研究所得到的部分相关关系相反。GRS1915+105为光度大于0.5LEdd的高光度源,根据局域爱丁顿极限理论,这些相关关系可以解释为:在光度较高的情况下(对应的是最小计数率高),由于辐射压较大,吸积盘内区向外移动到更大半径,导致周期较长。
  我们的工作说明ρ态下的吸积物理比之前研究发现更为复杂。未来,利用性能更好的X射线望远镜NuStar和HXMT观测GRS1915+105不同周期的ρ类,并做相位分解谱等细致分析,可获得更多吸积盘、冕之间的相关关信息。
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