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黑洞吸积理论的一些问题 I. 纯理论问题 1. 粘滞的实质 2. 吸积盘的垂向结构 3. 黑洞吸积盘的内边界 II. 半实际问题

黑洞吸积理论的一些问题 I. 纯理论问题 1. 粘滞的实质 2. 吸积盘的垂向结构 3. 黑洞吸积盘的内边界 II. 半实际问题 4. 各种吸积模型的比较、联系、应用（吴学兵、刘碧芳、王建成、王建民） 吸积流中的物理过程：辐射、传导、对流、激波、核反应 … 黑洞与吸积流的相互作用（王挺贵、张双南、李惕碚） 外流（风、喷流）的形成（汪定雄、蒋栋荣） 实际问题 8. 星系核中吸积的发生和吸积原料的供给（夏晓阳、徐海光、刘富坤） 9.  暴与黑洞吸积（袁业飞） 10. ULX 与黑洞吸积（李向东）. 粘滞的实质

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黑洞吸积理论的一些问题 I. 纯理论问题 1. 粘滞的实质 2. 吸积盘的垂向结构 3. 黑洞吸积盘的内边界 II. 半实际问题

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Presentation Transcript

  1. 黑洞吸积理论的一些问题 • I. 纯理论问题 • 1. 粘滞的实质 • 2. 吸积盘的垂向结构 • 3. 黑洞吸积盘的内边界 • II. 半实际问题 • 4. 各种吸积模型的比较、联系、应用（吴学兵、刘碧芳、王建成、王建民） • 吸积流中的物理过程：辐射、传导、对流、激波、核反应… • 黑洞与吸积流的相互作用（王挺贵、张双南、李惕碚） • 外流（风、喷流）的形成（汪定雄、蒋栋荣） • 实际问题 • 8. 星系核中吸积的发生和吸积原料的供给（夏晓阳、徐海光、刘富坤） • 9.  暴与黑洞吸积（袁业飞） • 10. ULX与黑洞吸积（李向东）

  2. 粘滞的实质 • SSD(Shakura & Sunyaev 1973):  粘滞律,  = αcsH , 粘滞是由于湍流和无规磁场. • 但须预先给定,能否自恰地算出来? • 问题:(1)大尺度湍流的动能如何转变为小尺度无规运动的热能? • (2)湍流如何保持? • 探索:(1)HD不稳定性:对流 • 但是:(a)由标准混合程理论得出的 太小 • (b) 为负值,即向内转移角动量(Ryu & Goodman 1992) • (c)湍流难以保持 • (2)MHD:Magneto-Rotational Instability (Balbus & Hawley 1991,1998) • 大意:若Ω向外减小,弱BΖ不稳定, 产生BR,, 被转动拉伸产生BΦ. 磁压高于 • 平均值处气体压低, 气体密度小于环境, 故上浮(湍流), 又产生BZ, 故 • 能保持湍流. • 能产生 ~ 0.01 – 0.1

  3. 吸积盘的垂向结构 • SSD: 垂向流体静力学平衡 • 对薄盘尚可. 但ADAF也沿用(转动球形结构)? • Blandford & Begelman (2004): • 二维结构. 绝热流体(弱辐射). 自相似解 + 数值模拟. • 结果: 垂向对流, 转移角动量和能量, 在盘面连接自相似外流解, • 内接相对论流, 外接薄盘

  4. 黑洞吸积盘的内边界 • 恒星、白矮星、中子星： • 弱磁场：盘延伸到星体表面，有边界层 • 强磁场：盘的内边界在Alfven半径，有吸积柱 • 黑洞：绝对边界：视界 rg= (GM/c2) (1 + (1 – a2)1/2 ), 0≤ a ≤1 • 动力学边界： • (1) 最后稳定圆轨道 rms = 3 rg (Schwarz.黑洞)  rg (极端Kerr黑洞) • 但这是对检验粒子的概念，而吸积物质是流体(Lu 1995) • (2) 尖点rcusp: rmb ≤ rcusp ≤ rms • (3) 声速点：rsonic • Krolik & Hawley 2002: • (4) 湍流边界 rtur：磁场由MHD湍流控制(盘本身)变为流冻结(flux-freezing) • (5) 应力边界 rstr：吸积流开始失去与外界动力学联系，即下落速度超过磁声速 • rtur > rstr • 观测边界： • (1) 反射边界 rref : 能对X光子反射和再辐射的最小半径 • (2) 辐射边界 rrad: 吸积物质停止产生辐射(释能效率降低、引力红移、 • 耗散产热停止、光子囚禁…) • rref < rrad < rms (Fe K线的产生, 黑洞自转的判定)

  5. 各种吸积模型的比较 • 较为成功: (1) 标准薄盘(SSD): 适用于黑洞吸积流的外区 • (2) 径流(ADAF): 适用于黑洞吸积流的内区 • SSD+ADAF模型能较好地应用于X射线双星和AGN. 问题: SSD如何转变为ADAF? • 有过贡献: (3) Shapiro-Lightman-Eardley (SLE)盘: 热不稳定；提出光学薄、双温概念 • 潜力待挖: (4) Slim盘: 超Eddington吸积; ULX、窄线Seyfert 1星系(王建民) • (5) Bondi吸积：恒星级黑洞对星际介质的吸积, 椭圆星系 • 尚不明朗: (6) Convection-Dominated Accretion Flows (CDAF, Narayan et al. 2000; Lu, Li, Gu 2004) • (7) Advection-Dominated Inflow-Outflow Solutions • ADiabatic Inflow-Outflow Solutions (ADIOS, Blandford & Begelman 1999) • …… • 另辟蹊径: (8) 盘+冕 (刘碧芳)

  6. 黑洞吸积流的统一表述

  7. 吸积模式的转变 • SSD – Slim盘Limit Cycle (Szuszkiewicz & Miller 2000), 左图(小) • SSD – ADAF转变 (a) 垂向热传导, 冕蒸发(刘碧芳) (b) 径向热传导(Honma 1996) (c) 热不稳定: SSD – Slim盘 – ADAF, 右图(大) (Takeuchi & Mineshige 1998, Gu & Lu 2000)

  8. 黑洞吸积流中的对流和激波 • 对流(CDAF): 自相似解(Narayan et al. 2000) • 数值解(Lu, Li & Gu 2004) • (1)  ≥ 0.1 : 无对流, ADAF外接Kepler盘 • (2)  ~ 0.01 : 三区, 内ADAF, 中CDAF, 外Kepler盘 • (3)  ≤ 0.001 : 二区, 内ADAF, 外CDAF • 问题: (1) 只是HD而非MHD计算, 将粘滞和对流作为两种转移角动量机制, • 对流用标准混合程理论处理 • (2) 只是动力学解, 须计算辐射譜, 可望用于银心和低光度AGN

  9. 激波: 反对派的偏颇: 只注意单(内)声速点解, 忽略多声速点解 赞成派的困难: 吸积流的垂向结构 (1) 激波处吸积流厚度的变化 (2) 激波解外区有H/R > 1 (假定垂向平衡的结果)

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