磁化黑洞吸积盘的演化及放能效率

采用等效电路模型讨论了两种不同类型的磁场对黑洞的旋转能量和角动量的提取机制: Blandford—Znajek(BZ)过程和磁耦合过程.在研究磁化吸积盘中心黑洞自转参量演化特征的基础上,详细比较了纯吸积过程、BZ过程和磁耦合过程对黑洞吸积盘放能效率的贡献.结果表明,磁耦合过程是提取黑洞旋转能量重要的新机制,其放能效率与BZ过程几乎相等.在黑洞自转不足特别大的情况,纯吸积过程的放能效率高于BZ过程和磁耦台过程的放能效率,但足当黑洞自转接近极端Kerr黑洞的自转状态时,放能效率主要由BZ过程和磁耦合过程贡献.

非磁化吸积盘中的粘滞性和朗缪尔波湍动应力

粘滞性问题一直是吸积盘理论中十分重要而又难以解决的一个基本理论问题．最近，Balbus和Hawley建议在磁化吸积盘中存在一种局域的磁流体剪切不稳定性机制，它能导致磁化吸积盘中有效的角动量转移，从而可以部分地解决磁化吸积盘中的粘滞性问题．但是Balbus－Hawley机制对非磁化吸积盘仍然是无效的．在本文中，我们研究了一种非磁化吸积盘模型，其中粘滞性机制起源于等离子体朗缪尔波湍动应力，并与标准a吸积盘模型中起源于流体或磁流体湍流的雷诺应力的粘滞性机制进行了比较．结果表明等离子体朗缪尔波湍动应力不仅对非磁化吸积盘中粘滞性的起源有重要的贡献，而且有可能是比流体湍流或磁流体湍流的雷诺应力更加有效的粘滞性起源的物理机制．

含平流双温吸积盘的振荡不稳定性研究

从流体动力学方程出发，用微扰法得出含平流双温吸积盘的径向、环向不稳定性的色散方程．并对平流和径向粘滞力对双温吸积盘的影响进行了较详细的讨论．结果表明：平流和径向粘滞力对声模有较大的影响，且不改变粘滞模和热模的稳定性质．而环向扰动对吸积盘的各种模有着较明显的作用．这一模型有利于解释活动天体的周期和准周期光变现象．

类星体的厚吸积盘与自引力吸积盘模型

本文对类星体的各种厚吸积盘模型,紫外超现象的吸积盘模型及自引力吸积盘模型作了简扼评述.

AGN吸积盘辐射区半径的多方法研究

通过收集数据,用标准α盘模型法、短时标光变法、连续波混响滞后法、微引力透镜法分析了活动星系核吸积盘辐射区半径,并对4种方法进行分析讨论。结果表明:(1)将耀变体和类星体参数比较,发现两个子类的中心黑洞质量、光度和吸积盘辐射区半径都没有明显差别。选择高光度源进行研究,出现了两个子类以上参数无明显区别的情况;(2)短时标光变法得到的吸积盘辐射区半径比和黑洞质量没有明显的相关性;(3)连续波混响滞后法得到的吸积盘辐射区半径比对黑洞质量的依赖性高于标准α盘模型法,对于无法确定中心黑洞质量的源,可以利用连续波混响滞后法得到吸积盘辐射区半径;(4)微引力透镜法得到的吸积盘辐射区半径比和黑洞质量没有明显的相关性,且该方法只适用于存在微引力透镜效应的类星体;(5)这些方法从观测上证明了吸积盘辐射区半径与黑洞质量存在相关性,验证了标准模型成立。为进一步在观测上寻找这4种方法所需要的源提供了理论指导,对活动星系核的吸积盘辐射区半径研究有重要意义。

非轴对称的吸积盘的不稳定性分析Ⅰ辐射压为主要压力

针对非轴对称的吸积盘中压力主要为辐射压的区域,采用一种新的黏滞机制(反常磁黏滞),利用数值方法进行了吸积盘的不稳定性分析。结果表明,随着方位角扰动波数的增大,热模越来越不稳定;黏滞模、In-模和Out-模越来越稳定。并且,吸积盘所采用的黏滞机制对不稳定性结果有着重大影响。

弱磁化等温薄吸积盘的轴对称脉动不稳定性

本文在不考虑粘滞律的条件下，较详细地讨论了弱磁化等温薄吸积盘的轴对称脉动不稳定性．结果表明，对轴对称扰动，盘内存在４种轴对称振荡模式．仅当Ｂｚ和Ｂφ同时存在时磁场才能影响这些振荡模式的不稳定性．Ｂｚ和Ｂφ对其中２种角频率较高的振荡模式（对应于ωＩ）表现为非稳因素，而对其中２种角频率较低的振荡模式（对应于ωＩ）表现为致稳因素．

对等温、有磁薄吸积盘脉动不稳定性的多因素影响

本文从磁流体动力学方程组出发，用微扰法得出等温有磁薄吸积盘径向脉动不稳定性的色散方程，详细讨论了磁场、径向粘滞力和因果性修正的α型粘滞对吸积盘不稳定性的影响．我们的结论是：磁场是一种在全盘区域起作用的非稳因素，它能影响粘滞模式的不稳定性和两种声波模式（O－mode和Ⅰ－mode）的增长率．径向粘滞力是一种在全盘区域起作用的致稳因素，它主要影响两种声波模式的不稳定性．α型粘滞的因果性修正主要在盘内区起作用，它对吸积盘的不稳定性影响较为复杂：对粘滞模式和无磁盘的Ⅰ-mode，它表现为致稳因素，而对O－mode和有磁盘的两种声波模式，则表现为非稳因素．

矮新星AB Dra中的吸积盘模型

对矮新星ＡＢＤｒａ的最小二乘拟合表明，黑体吸积盘模型预言的连续谱能粗略地拟合该星在爆发期间的ＩＵＥ观测，较小的偏差可以归因于光学薄气体的复合辐射或／和热斑的黑体辐射。拟合给出了一组吸积盘参量的合理值。

黑洞吸积盘内边缘半径的演化

本文用广义相对论讨论了黑洞吸积盘内边缘半径ｒ（ｍｓ）的演化规律。结果表明，吸积盘的中心黑洞在由Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ型向极端Ｋｅｒｒ型演化的过程中，黑洞的角动量变化对ｒ（ｍｓ）的影响始终比黑洞的质量变化对ｒ（ｍｓ）的影响大。在此过程中ｒ（ｍｓ）始终是连续、单调减小的。本文得出ｒ（ｍｓ）对时间变化率的取值范围，并对其物理意义作了讨论。

黑洞吸积盘理论进展

在已知的四种黑洞吸积盘模型中，Ｓｈａｐｉｒｏ－Ｌｉｇｈｔｍａｎ－Ｅａｒｄｌｅｙ（ＳＬＥ）盘是不稳定的，细（Ｓｌｉｍ）盘研究得还不够，较为成功的是最早建立的Ｓｈａｋｕｒａ－Ｓｕｎｙａｅｖ盘（ＳＳＤ）和近年成为热点的径移主导吸积流（ＡＤＡＦ）。ＳＳＤ和ＡＤＡＦ看来分别适用于吸积流中离黑洞较远和较近的区域，故二者的结合即ＡＤＡＦ＋ＳＳＤ模型有望对黑洞吸积流作出较为完整的描述，但这个结合模型也还有不少未解决的问题。

含三维磁场等温薄吸积盘的振荡不稳定性

本文从磁流体动力学方程组出发，用微扰法得出含三维磁场等温薄吸积盘的径向、轴向及环向不稳定性的色散方程．并详细讨论了磁场各分量对吸积盘不稳定性的影响．结果表明，磁场的径向和环向分量对磁声模和非轴对称模的不稳定性的增加起着主要的作用，且径向振荡大于轴向振荡．

含粘滞性弱磁化吸积盘的轴对称脉动不稳定性

本文讨论了一种含扩散型粘滞的弱磁化等温吸积盘模型，在此模型中研究了扩散型粘滞、垂向磁场Bz和环向磁场B对轴对称脉动不稳定性的影响．结果表明，对于轴对称扰动，一般情况下盘内存在四种轴对称振荡模式．其中二种模式是脉动不稳定的，粘滞和磁场对它们表现为非稳因素；而另外二种模式是稳定的，粘滞和磁场对它们表现为致稳因素．此外我们还注意到，Bz和B主要影响近轴向的脉动不稳定性，扩散型弱粘滞主要影响径向脉动不稳定性．

含粘滞的弱磁化吸积盘的非轴对称脉动不稳定性

本文讨论了一种含扩散型粘滞的弱磁化等温吸积盘模型．在作者原有工作的基础上研究了吸积盘对非轴对称扰动（含径向、环向和垂向三个方向的扰动）所表现的脉动不稳定性．结果表明，径向扰动是最重要、最根本的扰动：在无径向扰动时，吸积盘中不存在环向扰动与垂向扰动所产生的脉动不稳定性．在径向扰动存在时，吸积盘除了可能存在纯径向脉动不稳定性外，还可能存在由于径向扰动与垂向扰动的耦合所引起的轴对称脉动不稳定性，以及由于径向扰动与环向扰动的耦合所引起的非轴对称脉动不稳定性．当上述三个方向的扰动并存时，对应的非轴对称脉动不稳定性也可能存在．

有磁薄吸积盘的径向不稳定性研究

从磁流体动力学方程组出发,用微扰法得出含有能量方程和因果性修正α型粘滞吸积盘径向不稳定性色散方程.用数值法求解结果是:磁场是一种在全盘区域起作用的非稳因素.它能影响热模式、粘滞模式的不稳定性和两种声波模式(O-mode)和(I-mode)的增长率.径向粘滞力是一种在全盘区起作用的致稳因素.α型粘滞的因果性修正主要对盘的内区和磁场较小的情况下起作用.

色关联随机力作用下吸积盘振荡光度的功率密度谱

采用受色关联随机力作用下的广义朗之万方程描述黑洞吸积盘的垂向振荡,推导得到吸积盘随机振荡的光度和功率密度谱,并分析了黑洞双星系统参数对功率谱曲线的影响.研究结果表明:当选取适当系统参数时,功率密度谱曲线上会出现随机共振现象;随机力的关联时间、吸积盘的吸积率和粘滞系数决定随机共振强弱,但共振峰位置只随黑洞质量不同而发生变化.

吸积盘辐射的高发射率指数研究

在磁场提取黑洞旋转能量的统一模型基础上,给出了MC过程的功率和力矩表达式;并计算了MC过程情况下吸积盘辐射的高发射率指数α。通过研究发现,XMM-Newton天文卫星对Seyfert-1型MCG-6-30-15星系观测到的发射率指数能很好地被有MC过程情况下的薄盘辐射所拟合。

黑洞吸积盘的演化与黑洞自转 Ⅰ.薄盘的演化

在同时考虑薄盘吸积与ＢｌａｎｄｆｏｒｄＺｎａｊｅｋ过程的条件下讨论了黑洞吸积盘的的演化，并指出黑洞的无量纲角动量ａ是标志黑洞吸积盘演化特征的重要参量．得到描述黑洞自转的３个特征值：（１）ａＩ≈０．９８３标志在薄盘吸积与ＢｌａｎｄｆｏｒｄＺｎａｊｅｋ能量提取机制的作用下，中心黑洞的无量纲角动量ａ演化的上限；（２）ａＩＩ≈０．９４０对应于黑洞薄盘内边缘半径ｒｍｓ演化的极小值；（３）ａＩＩＩ≈０．

磁化吸积盘的不稳定性研究

从磁流体动力学方程组出发,用微扰法得到的色散方程中含有环向磁场。利用全新的反常粘滞和反常阻抗,对吸积盘进行数值计算,结果表明,只有竖直方向的弱磁场才可以引发一种单调不稳定性。磁场对粘性吸积盘表现为非稳定性因素,增长率随磁场的增强而增大,且最大增长率大于理想情况下的值。垂向磁场足够强时,单调不稳定性不会出现。

吸积盘的观测效应与类星体的光谱证认

讨论了相对论天体物理中的两个热点问题：黑洞吸积盘的观测效应和类星体光谱证认；