含有大尺度磁场的Slim盘动力学效应研究

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物质通过吸积释放引力能是宇宙各种天体活动的一个重要能量来源,特别是在对白矮星、中子星以及黑洞的致密天体研究中,吸积过程显得尤为重要。经过几十年的吸积盘理论研究,人们已经发展起来了几种比较成熟的盘模型。其中Slim盘是一类光学厚、几何厚的径移主导的吸积盘,目前已经被广泛应用于解释各种超爱丁顿吸积的观测现象。  本文主要介绍了笔者攻读硕士期间对含大尺度磁场的Slim盘模型驱动喷流(外流)的研究成果。我们考察了吸积流所携带的大尺度磁场对Slim盘模型的影响,计算了盘的动力学整体解并对其特点进行了讨论,结果显示在磁场的驱动下,喷流(外流)损失主要发生在盘的内半径处,喷流功率相对于盘光度的比例很小,盘的温度也会降低。此外,也初步讨论了辐射压对外流可能的影响。  第一章,中首先简单介绍了黑洞的概念、分类及形成,对超大质量黑洞做了详细说明,并讨论了对黑洞质量和自转的测定;然后简述了吸积的基本概念及四种典型的盘模型,并讨论了吸积盘模型在一些重要的天文观测现象上的应用;最后我们讨论了AGN的射电喷流以及喷流的加速形成机制。  第二章,中首先介绍了爱丁顿光度的概念,解释了为什么吸积盘有可能超爱丁顿辐射;然后介绍了Slim盘模型的基本方程组,对整体解的跨声速的要求,以及盘的径向结构特点;最后我们讨论了ULX和NLS1在观测上可能是高吸积率下的Slim盘模型驱动的。  第三章中,首先介绍了射电噪的NLS1以及其中可能存在的喷流和磁场,简述了前人对含磁场的中子星、标准盘和ADAF的研究工作;然后在Slim盘的方程组中加入磁场项,考察了磁场驱动的喷流模型;接着数值计算得到跨声速点的整体解,发现磁场会导致吸积流径移速度加快,盘的温度下降,喷流主要损失在内半径处,同时计算了喷流的功率并与盘的光度做对比;最后初步讨论了磁场的形成以及辐射压的可能影响,并与他人之前的工作(含磁场ADAF)进行比较。  第四章,我们展示了辐射压驱动Slim盘外流的数值模拟结果,阐明了高吸积率下辐射压的重要性,并讨论了旋转黑洞也可能对喷流(外流)产生影响。
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