低光度活动星系核M87由于其超大的黑洞质量和较近的距离,是一个非常著名的邻近活动星系核。相对于我们银河系黑洞SgrA*,M87还被观测到了具有非常明显的喷流结构。迄今为止,关于黑洞吸积盘和喷流的研究已经取得了相当大的进展,但是还远远不够。比如吸积盘是如何演化的?哪些因素导致了喷流的形成(黑洞自转、吸积模式亦或是其它因素)?喷流是如何准直并加速的等等。在本文中我们通过研究低光度活动星系核M87来探讨低吸积率时黑洞的吸积和喷流过程。第一章首先介绍了黑洞的一些物理特性以及分类(例如恒星级黑洞、中等质量黑洞和超大质量黑洞)。由于本文主要关注超大质量黑洞,因此进一步介绍了活动星系核的观测特性、分类、统一模型及可能的物理本质。然后我们又介绍了一类特殊的活动星系核即低光度活动星系核,其中也重点介绍了低光度活动星系核M87的一些最近观测及结果。接下来介绍了黑洞吸积盘的形成及分类,其中重点介绍了低光度活动星系核所对应的吸积盘-径移主导吸积流(ADAF)。最后介绍了喷流的部分观测结果、喷流形成的机制、喷流的准直和成分等。第二章主要通过高分辨率的能谱和法拉第旋转研究了 M87黑洞视界附近的吸积和喷流过程。最近Prieto等人得到了 M87的高分辨率、多波段的能谱分布。其中由阿塔卡玛大型毫米波天线阵(ALMA)观测到的毫米波段存在着一个凸起的鼓包。同时在低频(Sv ∝ v-k,k～0.2)和高频(K～-0.3)射电波段的能谱指数也不一样。M87这样的能谱分布特点和SgrA*类似(我们银河系中心黑洞)。我们发现M87的能谱很难用单一的ADAF或喷流模型去拟合。跟Yuan等人2003年的工作类似,我们用ADAF和喷流耦合模型拟合M87的能谱。结果发现毫米波段的鼓包可以很自然的用ADAF中热电子的同步辐射来解释,而射电辐射和X射线辐射主要来自于喷流里非热电子同步辐射的贡献。同时发现ADAF中230 GHz的高频射电辐射主要来自于吸积盘10个引力半径的区域,这和最近甚长基线干涉测量(VLBI)的结果一致。通过拟合毫米和亚毫米波段的观测以及法拉第旋转的限定,得到吸积盘内区的吸积率及ADAF中电子数密度分布,我们发现ne大约正比于r-1,这与钱德拉X射线望远镜对M87邦迪半径附近的观测以及最近数值模拟的结果基本一致。最后根据偏振观测得到的法拉第旋转,我们考虑了偏振源可能存在的位置(来自于吸积盘或喷流中的不同位置),发现吸积盘里计算得到的法拉第旋转和观测相吻合,但是由于喷流物理的复杂性,我们现在还不能完全排除掉法拉第旋转自于喷流的可能性。第三章主要研究了 M87黑洞的自转。我们首先介绍了测量黑洞自转的一些主要方法,包括:连续谱拟合、展宽的Fe Kα线拟合、高频的准周期震荡频率、X射线偏振、喷流形成机制、吸积盘和喷流的进动等。我们利用黑洞喷流形成可能与黑洞吸积过程有关,我们结合能谱拟合、喷流功率来限定吸积盘内区的吸积率及黑洞自转。其中,我们利用BZ和BP的混合模型,来自洽的计算喷流的功率。我们发现M87黑洞是高速自转的,其a*≥0.96,其中部分参数的不确定性,也不会影响我们的结果。第四章首先对博士期间的研究工作作了总结,然后考虑了可能存在的一些问题,最后对以后可以研究的方向和内容作了展望。