Binary Interaction Dominates Mass Ejection in Classical Novae
最近的观测表明,我们对经典新星质量损失的理解是不完整的,这激发了对新星质量喷射物理过程的新理论研究。本文利用恒星演化程序MESA对经典新星外流进行了流体动力学模拟。我们发现,当双伴星被忽略,白矮星与质量>= 0.8 Msol成功地发射辐射压力驱动的光学厚风,带走了大部分的信封。然而,对于大部分的质量损失阶段,这些风的加速半径超过白矮星的罗氏半径假设一个典型的灾难性的变量捐助者。这意味着,在标准的光学厚风形成之前,质量损失将由二元相互作用引发和形成。只有当加速区域在白矮星的洛希半径内后退时,才能成功发射各向同性的光学厚风,这发生在大部分包层已经被喷射出来之后。这两种外流模式之间的相互作用-第一阶段的缓慢,二进制驱动,赤道上集中的质量损失,包括大部分的质量喷射和第二阶段组成的快速,各向同性,光学厚风-是一致的非球面喷出物和多个外流组件的签名的观察。我们还发现,孤立的低质量白矮星<= 0.8 Msol在任何阶段都不会发展出无束缚的光学厚风,这使得考虑双星伴星对由此产生的爆发的影响变得更加重要。
2022-09-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
What Determines Unique Spectra of Super-Eddington Accretors?: Origin of Optically Thick and Low Temperature Coronae in Super-Eddington Accretion Flows
在超爱丁顿吸积流(如超亮X射线源(ULX)、GRS 1915+105和窄线塞弗特1星系(NLS 1))上方,推断存在相对较冷($k_B T \lesssim 10~{\rm keV}$)和光学较厚($τ\gtrsim 3$)的日冕,这与亚爱丁顿吸积流的情况形成对比,亚爱丁顿吸积流与$k_B T \sim 100~{\rm keV}$和$τ\sim 1$的日冕有关。为了理解它们的物理起源,我们研究了辐射压从超爱丁顿内盘吹出的气体所形成的日冕的发射特性。我们假设日冕是由从下面的磁盘出现的磁环的重联加热的。我们表明,这种辐射压力驱动的风可以作为一个光学厚的日冕,向上散射热软光子从底层磁盘,并与一个合理的参数设置,我们可以在理论上重现日冕光学深度和温度推断的光谱拟合的观测数据。相比之下,在亚爱丁顿的情况下,日冕的光学深度不可能这么高,因为日冕物质是通过蒸发从盘中提供的,并且蒸发速率有一个最大限度。我们支持低温光学厚康普顿化是超爱丁顿吸积流的关键特征。
2021-03-25 astro-ph.HE
Linking soft excess in ultraluminous X-ray sources with optically thick wind driven by supercritical accretion
超临界吸积到紧凑的物体上可能会驱动大规模的风,这些风接近球形,光学厚度和爱丁顿限制。光球的黑体辐射是风的直接观测特征。在这里,我们调查是否可以解释软发射组件中看到的超铝X射线源(ULXs)的能谱。基于15个ULX的高质量XMM-牛顿光谱,我们发现软分量可以被建模为具有几乎恒定光度的黑体发射,并且样品中的5个已知脉动ULX(PULXs)显示最低的黑体光度。这与软辐射来自光学厚风光球层的假设是一致的。然而,导出的黑体光度的脉冲星是显着高于爱丁顿限制的中子星。一个可能的解释是,相当一部分的光学厚风根在内部吸积流,其中的辐射通量可能会超过爱丁顿极限,由于减少散射截面或增强辐射传输与磁浮力。基于风模型,推断的质量吸积率在这些标准ULXs重叠,但平均低于发光和非常软的X射线源,这也是候选人与超临界吸积。或者,不能排除软发射分量是硬分量的结果,例如,通过冷介质中的向下散射,因为它们之间可能存在弱相关性。
2020-11-11 astro-ph.HE
The optically thick homogenous SSC model: Application to radio galaxy NGC 1275
我们考虑了活动星系中喷流的同步辐射自康普顿(SSC)模型,其中产生的$γ$射线光子可以在与已经在发射区的同步辐射的碰撞中被吸收。在这种修改的SSC模型,我们认为,更高的发射阶段的特点应该是$γ$ -射线光谱延伸到较低的能量,由于最高能量的$γ$ -射线的有效吸收。作为一个例子,我们表明,不同的发射阶段的附近的射电星系NGC 1275可以解释这种情况。
2013-11-15 astro-ph.HE
Optically thick winds of very massive stars suppress intermediate-mass black hole formation
Max-Planck-Institut für Astronomie(马克斯·普朗克天文学研究所);Universität Heidelberg, Zentrum für Astronomie (ZAH), Institut für Theoretische Astrophysik(海德堡大学天体物理中心(ZAH)理论天体物理研究所);Universität Heidelberg, Interdiszipliäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen(海德堡大学跨学科科学计算中心);Dipartimento di Fisica e Astronomia Galileo Galilei, Università di Padova(帕多瓦大学伽利略·伽利莱物理与天文学系);INFN, Sezione di Padova(意大利国家核物理研究所帕多瓦分部);Gran Sasso Science Institute (GSSI)(格兰萨索科学研究所);INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso(意大利国家核物理研究所格兰萨索国家实验室);Departament de Física Quàntica i Astrofísica, Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona(巴塞罗那大学量子物理与天体物理学系宇宙科学研究所)
本研究发现,非常大质量恒星的光学厚风抑制了中等质量黑洞的形成,特别是在高金属licity环境下,这一抑制效应显著。
2025-12-29 astro-ph.GA astro-ph.HE
Modeling the EUV spectra of optically thick boundary layers of dwarf novae in outburst
在这里,我们计算详细的模型光谱最近公布的光学厚一维径向层(BL)模型中的激变变量,并将它们与观测到的软X射线/极紫外(EUV)光谱的矮新星爆发。每个BL模型被划分成若干环,并为每个环,沿垂直方向的结构模型,使用恒星大气方法计算。然后将环光谱组合成考虑多普勒展宽和临边暗化的BL光谱。计算了两组模型BL谱,第一组由具有固定白矮星质量(1 M_sun)和各种相对白矮星角速度(0.2,0.4,0.6和0.8分裂速度)的BL模型组成,而另一组由具有固定相对白矮星角速度(0.8分裂速度)和各种白矮星质量(0.8,1和1.2 M_sun)的BL模型组成。由于大量吸收线的混合,模型光谱显示出宽的吸收特征,并且在只有少数强吸收线的光谱区域显示出类似发射的特征。模型谱与观测到的SS Cyg和U Gem爆发的软X射线/EUV谱非常相似。观测到的SS Cyg谱可用WD质量为0.8 - 1 M_sun、相对角速度为0.6 - 0.8破碎速度的BL模型谱拟合。这些BL模型也再现了观测到的BL光度和盘光度的比值。观察到的和BL模型的光谱之间的差异是类似的热光学薄等离子体光谱,并可能与流出的等离子体的光谱与BL质量吸积率兼容的质量损失率。建议的方法计算BL光谱似乎是非常有前途的,并可以应用到其他BL模型进行比较的EUV光谱的矮新星爆发。
2014-08-19 astro-ph.HE astro-ph.SR
Optically thick envelopes around ULXs powered by accreating neutron stars
磁化的中子星至少为某些超亮X射线源提供能量。在这些情况下,吸积流在磁层半径处中断,然后沿着磁场线到达中子星表面。沿着磁场线移动的吸积物质形成围绕中心物体的吸积包络。我们表明,在高质量吸积率的情况下,$\gtrsim 10^{19}\,{\rm g\,s^{-1}}$的信封变得封闭和光学厚,这影响吸积流的动力学和观测表现的中子星隐藏在信封。特别是,光学厚的吸积包络的结果在多色黑体光谱起源于磁层表面。光谱和光子能量通量随视角而变化,这引起以高脉冲分数和通常平滑的脉冲轮廓为特征的脉动。由于与包络的相互作用,辐射的再处理导致回旋散射特征从光谱中消失。我们推测吸积中子星提供能量的超亮X射线源的超轨道变化可以归因于磁偶极子与吸积盘相互作用导致的中子星的进动。
2017-01-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Compton scattering in the optically thick uniform spherical corona around the neutron star in an X-ray binary in two conditions
本文研究X射线双星中光学厚均匀球状冕内的康普顿散射,证明将冕分层与整体散射近似等价,从而可用多层依次散射近似描述整个冕中的康普顿化过程,为研究冕局部物理过程提供方法。
2024-11-21 astro-ph.HE
Puffy accretion disks: sub-Eddington, optically thick, and stable
本文报道了在广义相对论中通过三维、全局、辐射磁流体力学模拟得到的一类新的黑洞吸积盘解。它结合了典型的薄、细长和厚磁盘模型的特征,但在关键方面与每一个模型都不同。我们希望这些新的解决方案,以提供一个更现实的描述黑洞磁盘比超薄磁盘模型。我们提出了一个非旋转黑洞在亚爱丁顿质量吸积率,$\dot M=0.6\,\dot M_{\rm Edd}$盘的解决方案。通过密度标度-高度测量,盘看起来很薄,在高度$h_ρ \sim 0.1 \,r$的赤道面附近有一个高密度的核心,但是大部分的流入通过一个高度平流、湍流、光学厚度的开普勒区域发生,该区域夹在核心之间,并且具有与半径$H \sim r$相当的几何厚度。吸积流体在很大程度上由磁场支撑在中平面上方,气体和辐射与磁压力之比为$β\sim 1$,这使得盘热稳定,即使辐射压力强烈地主导气体压力。从圆盘中发出的辐射有很大一部分被黑洞捕获,因此圆盘的亮度低于薄圆盘在相同吸积率下的亮度。
2019-09-25 astro-ph.HE
Optical line spectra of tidal disruption events from reprocessing in optically thick outflows
大量的潮汐扰动事件(TDE)主要辐射光学和紫外(UV)波长,只有弱的软X射线成分。这种光学过剩的一个模型提出,从一个紧凑的吸积盘的热X射线发射被重新处理到更长的波长的光学厚信封。在这里,我们将在光学厚度的吸积盘风的背景下探讨这种再处理的情况。使用国家的最先进的蒙特卡罗辐射转移和电离软件,我们产生合成的紫外和光学光谱的风和磁盘托管TDEs。我们的模型灵感来自观测,涵盖了一个真实的吸积率和风运动学范围。我们发现,这样的流出可以有效地再处理的光盘排放和生产广泛的巴耳末和氦重组功能常见于TDEs和表现出不对称的红翼。此外,再处理光谱能量分布(SED)的特征色温远低于吸积盘。我们明确地显示如何在黑洞质量,吸积率和风属性的变化影响所观察到的宽带SED和线频谱。一般来说,速度较慢、密度较大的风往往会重新处理更多的辐射,产生更强的巴耳末辐射。我们考虑的大多数流出物都是高度电离的,无法产生UV吸收特征,但这对输入SED很敏感。例如,在仅仅4 $R_{ISCO}$处截断内部圆盘充分地降低风电离状态以产生用于视线观察风的UV吸收特征
2022-01-05 astro-ph.HE
Synchrotron self absorption and the minimum energy of optically thick radio flares from stellar mass black holes
我们考虑的情况下,射电耀斑从黑洞X射线双星耀斑光谱的演变从光学厚光学薄,假设这是由于减少光学深度同步自吸收。我们能够把上限和下限的大小与无线电耀斑的发射区域,并确定同步辐射源磁场和能量的大小的函数。在同步辐射自吸收产生的磁场等于均分计算的磁场的条件下,能量有一个明显的极小值。这种最小能量估计与事件的上升时间无关,因此可以应用于任何测量峰值通量并有自吸收证据的事件。这是一种比假设以接近光速的速度膨胀更准确的最小能量估计方法。我们应用这种方法的光学厚射电耀斑的四个例子,发现在每种情况下,无论是同步加速器源的填充因子是远远小于单位,或膨胀速度是远远小于光速。对于我们考虑的四个事件中的三个事件,单位填充因子和接近光速的膨胀速度的组合在能量上完全被排除。推断的放缓扩张与最近在文献中报道的此类事件的详细建模一致。与耀斑相关的最低功率要求被发现是~ 1 e36 erg/s,这是很容易容纳的背景下,恒星质量的黑洞吸积在近爱丁顿水平,当这些耀斑通常发生。然而,真正的喷气动力仍然可能高出几个数量级。
2019-07-17 astro-ph.HE
Intensity and polarization of radiation reflected from accretion disc
我们考虑了吸积盘上的点状源的非偏振辐射的反射,吸积盘是光学厚的和光学薄的。我们研究了反射辐射的偏振对入射辐射孔径角的依赖关系。孔径角由吸积盘的半径和源在吸积盘上方的高度决定。对于光学厚吸积盘,我们表明,如果孔径角小于70梯度,那么波电场振荡的反射辐射是平行于吸积盘平面。当孔径角大于70度时,电场振荡平行于“垂直于吸积盘-视线”的平面。后者也适用于反射从光学薄吸积盘独立的孔径角值。
2018-06-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Radiation spectra of warm and optically thick coronae in AGN
在活动星系核的X射线谱中,通常观测到高于2-10 keV幂律外推的软X射线过剩。目前有两种相互竞争的模型来解释它:模糊电离反射和暖康普顿化。在后一种情况下,观测表明电晕温度$\sim$ 1千电子伏和电晕光学深度$\sim$ 10。此外,光谱拟合康普顿模型的辐射约束表明,大部分的吸积功率应释放在温暖的日冕。下面的圆盘基本上是非耗散的,只辐射来自日冕的再处理的辐射。然而,这种温暖的光学厚度等离子体的真实辐射特性并不为人所知。例如,康普顿化过程的重要性、强吸收/发射特征的潜在存在或输出光谱的光谱形状仅在最近才被研究。我们提出在本文中使用TITAN辐射转移代码耦合NOAR蒙特卡罗代码,后者充分占康普顿散射的连续谱和线的模拟温暖和光学厚的日冕。照明从上面的硬X射线发射和从下面的光学厚的吸积盘被考虑以及(均匀)内部加热。我们的模拟结果表明,对于很大一部分的参数空间,温暖的日冕与足够的内部机械加热是由康普顿冷却和既不强的吸收,也不发射线存在于出射光谱。在一个较小的部分的参数空间,计算出的发射同意所观察到的软X射线过剩的光谱形状。值得注意的是,这也对应于辐射平衡的条件下,一个扩展的温暖的日冕覆盖几乎完全是一个非耗散的吸积盘。这些结果证实了温康普顿化作为软X射线过剩的一个有价值的模型。
2020-01-07 astro-ph.HE
Exploring the role of accretion disk geometry in shaping black hole shadows
Jiangsu University of Science and Technology(江苏科技大学)
研究通过分析吸积盘几何对黑洞阴影的影响,揭示了不同光学厚度条件下引力透镜环和光子环的形成机制及观测特征。
2025-12-14 astro-ph.HE gr-qc
Optically thick jet base and explanation of edge brightening in AGN jets
本文提出活动星系核喷流基座边缘增亮源于洛伦兹因子随极角按幂律递减,使离轴区域光学深度更高、光球层更延展,并通过解析与蒙特卡洛模拟验证,为利用分辨核心反演喷流结构提供新方法。
2023-08-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Nature of ULX Source M101 X-1: Optically Thick Outflow from A Stellar Mass Black Hole
超亮X射线源(ULX)的性质长期以来一直受到中心致密天体是中等质量(IMBH,>~ 10^3 M_sun)还是恒星质量(几十M_sun)黑洞(BH)的模糊性的困扰。星系M101中ULX源X-1在高态时的高光度(~ 10^39 erg/s)和超软光谱(T ~ 0.1 keV)表明其发射半径很大(>~ 10^9 cm),这与IMBH以亚爱丁顿速率吸积相一致。然而,最近的运动学测量的二进制轨道的这个来源和识别的二次沃尔夫-拉叶星建议一个恒星质量BH主要与超级爱丁顿吸积。如果是这样的话,那么来自黑洞的热的、光学厚的流出物可以解释大的发射半径和软光谱。通过考虑光子的吸收和散射不透明度的相互作用,我们确定了流出的发射区的半径和质量密度,并限制了流出的质量损失率。这里提出的分析可以潜在地应用到其他ULX与热为主的光谱,和其他超爱丁顿吸积源。
2014-11-14 astro-ph.HE
Collisionless Shocks and TeV Neutrinos before Supernova Shock Breakout from an Optically Thick Wind
在超新星爆炸期间,辐射主导激波(RDS)穿过其前身。在冲击波爆发(SB)过程中,通常假设一个无碰撞冲击波(CS)代替它。我们在这里证明,对于一些实际的祖先笼罩在光学厚风,如可能SN 2008D,CS形成风深处,不久后,RDS离开核心,当靠近核心的风的密度不足以补偿由于激波引起的光子的$r^{-2}$稀释时,曲率这通常发生在激波速度为$\lesssim 0.1 {\rm c} \, (\frac{u_{\rm w}}{10\,{\rm km/s}}) (\frac{\dot{M}}{5 \cdot 10^{-4} \, {\rm M}_\odot {\rm /yr}})^{-1} (\frac{r_\ast}{10^{13}\,{\rm cm}})$时,其中$u_{\rm w}$、$\dot{M}$和$r_\ast$分别是风速、质量损失率和祖星半径。辐射CS导致爆发时光子闪光的硬光谱,这将产生X射线闪光。对于这样的祖先,宇宙射线加速将在SB之前开始。一小部分次级TeV中微子可以在第一个光子爆发之前10个多小时到达观察者,提供关于祖先不可见层的信息。
2015-03-13 astro-ph.HE
Escape of Resonantly Scattered Ly$β$ and H$α$ from Hot and Optically Thick Media
我们研究了Ly $β$从发射星云中逃逸的情况,发射星云中有大量的处于$n=2$水平的激发态氢原子,使得它们在H $α$中光学厚度很大。在这些光学厚区域中的Ly $β$线光子的转移由于另一个散射通道的存在而变得复杂,该散射通道导致H $α$的再发射,在Ly $β$和H $α$之间交替它们的身份。在这项工作中,我们开发了一个Monte Carlo程序来模拟传输的LY $β$线光子纳入散射通道到H $α$。$α$和Ly-$β$线都是通过频率空间中的扩散形成的,其中线光子在与氢原子的相当大量的共振散射之后进入翼区。给出了从我们的模型星云中射出的H $α$和Ly $β$的各种谱线轮廓。电子温度是控制出射Ly $β$和H $α$通量比的关键参数。特别是对于$T=3 \times 10^4{\rm\ K}$和H $α$线中心光学深度$τ_α=10$,出射Ly $β$和H $α$的数通量比为$\sim 49$ %,这是相当显著的。我们建议,泄漏的Ly $β$可以是一个有趣的来源,形成H $α$翼观察到许多共生星和活动星系核。在早期宇宙中发现的Ly $α$发射晕中,也可能存在类似的宽H $α$翼,未来可能会被{ \it James Webb Telescope}探测到。
2018-02-12 astro-ph.HE
Relativistic Spectra of Hot Black-Hole Winds
我们研究混合热非热同步辐射光谱从球对称,光学薄风,考虑到相对论效应。在相对论性流场中,由于相对论性聚束效应,观测到的光谱往往向高频、高强度方向移动。然而,在光学薄的流出,我们发现,所观察到的光谱的强度相比,发射的,虽然峰值频率向高频方向移动。这是因为在光学薄流出中,我们可以看到远离观察者的远侧流。因此,我们仔细考虑光学薄的相对论性流围绕黑洞,如Sgr A $^*$。
2009-10-17 astro-ph.HE
Thermal Equilibria of Magnetically Supported, Black Hole Accretion Disks
我们提出了新的热平衡解决方案,光学薄和厚磁盘纳入磁场。本文的目的是解释亮硬态和亮/慢转变中观察到的爆发的上升阶段在BHC。在三维MHD模拟结果的基础上,我们假设圆盘内部的磁场是湍流的,并且由方位分量控制,并且方位平均Maxwell应力与总压力成正比。我们规定的磁通量平流率,以确定在一个给定的半径的方位角磁通量。我们发现磁支持,热稳定的解决方案,光学薄和厚的磁盘,其中加热增强的强磁场平衡的辐射冷却。低- $β$盘中的温度低于ADAF/RIAF中的温度,但高于标准盘中的温度。我们还研究了热平衡解的径向依赖性。光学薄,低$β$分支延伸到$ \dot M \gtrsim 0.1 {\dot M}_{\rm Edd}$,其中温度与质量吸积速率反相关。因此,光学薄的低$β$磁盘可以解释明亮的硬态。光学厚的低$β$圆盘具有有效温度$T_{\rm eff} \propto \varpi^{-3/4}$的径向依赖性.这样的盘将被观察为保持在高/软状态。此外,由于光学厚的低$β$分支与辐射压主导的标准盘分支相交,光学厚的低$β$盘和薄盘之间将发生极限环振荡。这些极限环振荡将表现出比标准盘和细长盘之间更小的光度变化。
2009-03-03 astro-ph.HE
Optical appearance of Schwarzschild black holes with optically thin and thick accretion disks at various inclination angles
School of Physics, Guizhou University(贵州大学物理学院)
本文研究了Schwarzschild黑洞在不同倾角下的光学外观,通过分析不同吸积盘模型的光线轨迹和透镜效应,揭示了倾角对透镜区域和明亮环形状的影响,为黑洞成像和引力理论检验提供了新视角。
2026-01-07 astro-ph.HE gr-qc
Evidence for Optically Thick, Eddington-limited Winds Driven by Supercritical Accretion
超临界吸积到紧凑的物体上,为光学厚度和爱丁顿限制的大规模风提供动力。如果大部分来自中央圆盘的硬X射线被风遮蔽,源将显示出类似黑体的光谱,其亮度与致密物体的质量成比例。从钱德拉附近星系的档案中,我们选择了一个明亮和非常软的光源样本,并排除了前景物体和超新星遗迹的污染。他们被发现优先与晚型星系。我们样本中的大多数来源要么太热,要么太亮,不能用白矮星表面的核燃烧来解释,而被认为是由吸积提供动力的。最可能的解释是,它们是由于超临界吸积驱动的风从光球层发射到致密物体上。它们的黑体光度范围从~10^37到近10^40 erg/s,表明存在中子星和恒星质量的黑洞。黑体的光度也显示出可能的双峰分布,虽然在低的意义,达到峰值附近的爱丁顿极限的中子星和恒星质量的黑洞,分别。如果这一点能够得到证实,那将是超临界吸积为厚风提供动力的确凿证据。基于风模型,推断这些天体的质量吸积率大约是爱丁顿速率的几百倍,这表明它们可能在吸积率方面介于典型的超铝X射线源和SS 433之间。
2018-12-07 astro-ph.HE
Timing properties of ULX pulsars: optically thick envelopes and outflows
最近发现,一部分超亮X射线源(ULX)表现出X射线脉动,因此由磁化中子星(NS)上的超爱丁顿吸积提供动力。对于典型的ULX质量吸积率($\gtrsim 10^{19}\,{\rm g\,s^{-1}}$),吸积盘的内部部分预计将处于超临界状态,这意味着一些材料在从盘表面发射的风中损失,而其余部分则在NS周围形成光学厚的包络,因为它遵循从内部盘半径到恒星磁极的磁场线。包络线将中心物体从远处的观测者中隐藏起来,并定义了ULX双星的关键观测特性:它们的能谱、偏振和定时特征。包层的光学厚度受光盘质量损失的影响。我们计算质量损失率,由于风在ULX星系,占NS磁场强度和平流过程中的磁盘。我们认为,检测到强烈的外流从ULX星可以被认为是一个相对较弱的偶极分量的NS磁场的证据。我们估计的质量损失的影响的光学厚度的信封和分析如何信封影响宽带非周期性变化的ULXs。我们发现,在高傅立叶频率的亮度波动可以强烈抑制多重散射的信封和抑制的强度是由质量吸积率和磁层的几何尺寸。
2019-01-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
An optically-thick disk wind in GRO J1655-40?
我们重新审视了2005年4月钱德拉探测到的GRO J1655-40中的异常风,使用长期RXTE X射线数据和同步光学/近红外光度数据。这种风是黑洞双星中最有说服力的磁驱动案例,因为它的发射半径比热成风预测小10倍。然而,光学和近红外通量在钱德拉观测前后单调增加,而X射线通量从10天前开始单调减少。然而,光学和近红外线通量来自外部,受到照射的圆盘,因此它们的增加意味着X射线也增加了。我们采用了一种新的照射盘模型的多波长光谱能量分布(SED)。通过对光学和近红外辐射通量的拟合,我们估算了Chandra时期的内禀光度> 0.7LEdd,比观测到的X射线光度大一个数量级以上。这些结果可以解释,如果康普顿厚度,几乎完全电离的气体存在于风中,强烈的散射降低了X射线的视亮度。因此,在讨论风驱动机制时,应考虑风中散射的影响。辐射压和康普顿加热也可能有助于在这种高光度下为风提供动力。
2016-04-15 astro-ph.HE
The existence of warm and optically thick dissipative coronae above accretion disks
近年来,对活动星系核和X射线双星的观测表明,在吸积盘的内部存在着一个温度为0.5 - 1keV、光学厚度为τ~10 - 20的暖T日冕。这些属性是直接来自光谱拟合在紫外线软X射线使用康普顿模型。然而,这样的介质是否能与吸积盘同时处于辐射和流体静力学平衡仍然不确定。我们调查的性质,这样的温暖,光学厚日冕,并把它们的存在的限制。本文在纯散射介质中解析地求解了灰色大气的辐射转移方程,并将局部耗散作为暖日冕中的附加加热项。暖日冕的温度分布的计算假设它是由康普顿散射冷却,与底层的耗散盘提供光子的日冕。我们的分析计算表明,标准吸积盘顶部的耗散厚(τ_{cor}~10 - 12)日冕,如果吸积盘是被动的,其上层的温度可达0.5 - 1keV量级。但是,在没有强磁场的情况下,康普顿冷却日冕在垂直方向上处于流体静力平衡的要求使汤姆逊光学厚度τ_{cor}<5。我们表明,这个值不能超过独立的吸积盘参数。然而,磁压力可以将这一结果扩展到更大的光学深度。也就是说,当磁压比气压高100倍时,耗散电晕可能具有高达~20的光学深度。汤姆逊深度大于~5的暖日冕的观测对吸积盘/日冕系统的物理性质提出了严格的限制,需要强磁场或垂直外流来稳定系统。
2015-04-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Synthetic Spectral Library of Optically Thick Atmospheres for Little Red Dots
Princeton University(普林斯顿大学);Flatiron Institute(西蒙斯平顿研究所);Tsinghua University(清华大学)
研究开发了针对小红点的合成光谱库,揭示其光球密度低,推断质量与Eddington比,建议通过高分辨率光谱验证光学厚大气模型。
2026-08-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Numerical Simulations of Optically Thick Accretion onto a Black Hole - II. Rotating Flow
在本文中,我们报告最近升级到我们的广义相对论辐射磁流体动力学代码,宇宙++,包括一个新的原始反演方案和一个混合隐式-显式求解器的辐射方程更一般的封闭关系的发展。新的混合求解器有助于稳定的辐射源项的治疗,而新的封闭允许更广泛的范围内的光学深度被认为是。这些变化使我们能够将温度、不透明度和质量吸积率的范围扩大几个数量级,并向我们的目标迈进了一步,即对辐射压力主导的黑洞吸积盘进行全球模拟。在这项工作中,我们测试和验证的新方法对一系列的问题。我们还证明了它的能力,以处理超爱丁顿,准球形吸积。即使只有一个简单的原理验证模拟,我们已经看到了与超级爱丁顿吸积流中辐射和气体耦合相关的有趣现象学的诱人暗示。
2014-08-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radiative Mechanisms in GRB prompt emission
在费米伽马射线空间望远镜的研究结果的激励下,近年来人们付出了巨大的努力来理解导致观测到的瞬发辐射的机制。光学薄发射模型(同步加速器和同步加速器自康普顿)的失败增加了人们对替代模型的兴趣。光学厚模型虽然有几个优点,但在捕捉几个关键的可观测量方面也面临困难。理论上的努力主要集中在两个方向:(1)扩大普朗克光谱的机制;(2)将光学薄模型和光学厚模型结合起来,形成一个可以解释关键观测值的混合模型。
2013-05-17 astro-ph.HE
Optically thick, nonlocal, inhomogeneous, stationary jet model for high-energy radiation from blazars: Application to Mrk 421
越来越多的观测证据表明,射电噪声大的活动星系核中的极高能量伽马射线产生于超大质量黑洞(SMBH)的直接附近,靠近相对论性喷流的底部。在某些耀变体中,喷流轴与观测者视线之间的夹角小于喷流的角度范围。因此,在SMBH附近产生的伽马射线在到达观测者之前必须在扩展喷流的非热辐射中传播。这种伽马射线辐射可以被扩展的喷流辐射强烈吸收,产生第二代电子-正电子对,主要通过同步加速器过程失去能量。我们表明,这种先进的非均匀喷流模型可以解释的BL Lac对象Mrk 421在非耀斑状态的多波长光谱合理的参数的射流和SMBH。此外,我们认为,同步辐射发射的次级电子-正电子对,这似乎是由于吸收的伽马射线,产生的SMBH内的喷流辐射,是一致的凹硬X射线发射观察到的Mrk 421。
2022-11-07 astro-ph.HE
Models of high-luminosity accretion disks surrounding black holes
研究了非旋转黑洞的稳态吸积问题。平流包括和广义公式的辐射压力在光学厚和薄的情况下使用。特别注意的是,模型具有高吸积率。研究了吸积盘的整体解,它描述了光学厚的外区和光学薄的内区之间的连续过渡。结果表明,当粘度参数α = 0.5时,模型存在一个最大圆盘温度。对于α = 0.1的模型,在任何吸积率下都不存在光学薄区。
2012-08-06 astro-ph.HE
Optically Thick Outflow Driven by Supercritical Accretion May Explain Little Red Dots
State Key Laboratory of Particle Astrophysics, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院高能物理研究所粒子天体物理国家重点实验室);Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University(北京大学科维理天文与天体物理研究所);Department of Astronomy, School of Physics, Peking University(北京大学物理学院天文学系)
研究利用解析辐射流体动力学外流模型,探讨由黑洞超临界吸积驱动的光学厚外流能否解释小红点(LRDs),发现该模型能较好匹配观测,如光度、温度、发射线FWHM及巴尔末线系间断等,为LRDs物理起源研究提供新视角。
2026-07-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Radiative Transfer: Asymptotic Solutions of the Kinetic Equation of Radiation Propagation, $n$th Order Asymptotic Approximation and Improved Boundary Conditions
本文提出了一种新的$n$阶渐近近似,并将其应用于光学厚介质中无散射辐射传输的计算,该渐近近似比已知的扩散近似更简单、更精确。从光厚介质中辐射传播动力学方程的渐近解出发,得到了扩散近似方程和辐射热传导近似方程的严格推导。结果表明,对于光学厚介质,无散射辐射传播动力学方程的渐近解是该动力学方程的精确积分解的渐近展开。改进的边界条件,这是必不可少的实际应用中的辐射传播的计算,推导出(内边界和外边界与真空)。
2020-12-22 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Constraints on Compton-thick winds from black hole accretion disks: can we see the inner disk?
强有力的证据表明,风可以从活动星系核(AGN)和银河系黑洞双星(GBHB)的吸积盘的中心区域驱动。高电离、康普顿薄的内盘风的直接证据来自蓝移(v~0.05-0.1c)铁K X射线吸收线的观测。然而,有人认为黑洞吸积盘的内部区域也可以驱动康普顿厚度的风-这样的风会覆盖内部盘,阻止我们看到吸积盘的直接特征(即光球热发射,或多普勒/引力加宽的铁K-α线)。在这里,我们表明,提供的源是次爱丁顿,完善的风驱动机制未能推出康普顿厚的风从内部磁盘。对于康普顿厚度的风的加速区域,风中携带的动量必须超过可用的光子动量至少2/lambda,其中lambda是源的爱丁顿比,排除辐射加速,除非源非常接近爱丁顿极限。康普顿厚的风也携带着大的质量通量,考虑到风和圆盘之间的联系,这与磁离心驱动不相容。最后,热驱动的风被排除在大康普顿半径的基础上,典型的黑洞系统。在没有新的加速机制的情况下,我们得出结论,黑洞周围的亚爱丁顿吸积盘的内部区域确实是裸露的。
2012-10-10 astro-ph.HE
X-ray polarisation properties of thermal-radiative disc winds in binary systems
本文研究了黑洞双星系统中热辐射盘风的X射线偏振性质,发现光学薄风使散射光偏振方向垂直于盘面,降低而非增强了总偏振度约2%,解释了4U 1630-472的观测异常。
2023-11-24 astro-ph.HE
The absence of a thin disc in M81
本文介绍了最近的低光度活动星系核(LLAGN)M81* 的同时观测结果。该光谱很好地描述了截止功率定律加上窄的发射线从Fe K $α$,Fe XXV和Fe XXVI。没有证据表明康普顿反射从一个光学厚盘,我们得到了最强的约束M81* 的反射分数到目前为止,与最佳拟合值$R = 0.0$的上限为$R < 0.1$。Fe K $α$线可以在光学薄的$N_H = 1 \times 10^{23}$ cm $^{-2}$气体中产生,该气体位于赤道面,该赤道面可以是宽线区域。电离铁线可能起源于热的内吸积流。X射线连续谱在$\sim 40$ ks时间尺度上表现出显著的变化,这表明主要的X射线源是$\sim 100$ s的引力半径大小。如果这个X射线源照射到任何一个假定的光学厚盘,那么反射的微弱性就意味着这样一个盘位于几个$\times 10^3$引力半径之外。一个光学薄吸积流内截断光学厚盘似乎是一个共同的特点LLAGN是吸积只有一小部分的爱丁顿极限。
2018-03-27 astro-ph.HE
Numerical Simulations of Optically Thick Accretion onto a Black Hole - I. Spherical Case
模拟吸积物质产生的辐射是真实模拟黑洞吸积盘的重要一步,特别是在高吸积率下。为此,我们最近增加了辐射输运现有的广义相对论磁流体动力学代码,宇宙++。然而,在试图模拟辐射吸积盘,我们已经测试了新的代码使用一系列的激波管和邦迪(球形流入)的问题。首先由Farris等人(2008)提出的四个辐射激波管测试具有已知的解析解,使我们能够计算我们代码的误差和收敛速率。邦迪问题只有在忽略辐射过程时才有解析解,但它是相关的,因为它更接近我们最终想要研究的物理学。在我们的模拟中,我们包括汤姆逊散射和热韧致辐射的不透明度,专注于超级爱丁顿制度。与固体表面物体的吸积不同,黑洞的超爱丁顿吸积不会产生超爱丁顿光度。在我们的例子中,尽管以爱丁顿速率的300倍吸积,我们测量的光度总是比爱丁顿低几个数量级。
2012-05-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Warm and thick corona for magnetically supported disk in GBHB
基于第一性原理,对具有光学厚暖日冕的磁支撑吸积盘进行了自洽模拟。在我们的模型中,我们考虑的气体加热磁旋转不稳定性(MRI)发电机。我们的目标是表明,适当的计算的气体加热的磁力发电机可以建立温暖的,光学厚的日冕以上的吸积盘周围的黑洞的恒星质量。本文利用磁场支撑和加热盘的垂直模型,结合流体静力学和辐射平衡下的辐射转移,发展了一种弛豫数值计算方案,使我们能够自洽地计算盘到日冕的跃迁。我们在这里证明,温暖的(高达5千电子伏),光学厚(高达10汤普森光学深度),康普顿冷却的日冕可以形成由于磁加热。吸积速率越大,磁场强度越强,这种暖日冕越强。暖日冕的径向范围受到局部热不稳定性的限制,而局部热不稳定性完全取决于辐射过程。得到的日冕参数与X射线观测的结果一致。暖磁支持日冕倾向于出现在盘的内部区域。它可能是负责软X射线过剩看到吸积源。对于较低的吸积率和较弱的磁场参数,热不稳定性阻止暖日冕的存在,最终导致团块或电离流出。
2019-09-17 astro-ph.HE
Revisiting the ultraluminous supersoft source in M101: an optically thick outflow model
M101星系包含最著名的超亮超软源(ULS),主要由kT ~ 0.1 keV的热分量控制。热分量的起源以及ULS与标准(宽带谱)超亮X射线源(ULX)之间的关系仍然存在争议。我们使用钱德拉和XMM-牛顿观测档案重新检查了M101 ULS的X射线光谱和时间特性。我们发现,X射线的时间变化和光谱特性是不一致的标准磁盘发射。热发射体的特征半径R_{bb}在~ 10,000 km和~ 100,000 km之间随时间变化;色温kT_{bb}在~50 eV和~140 eV之间变化;这两个量的比例近似为R_{bb} ~ T_{bb} ^{-2}。除了光滑的连续,我们还发现(在某些时期)光谱残差很好地拟合热等离子体模型和吸收边:我们解释这作为证据,我们正在寻找一个clusional,多温度外流。我们认为,在足够高的吸积率和倾角,超临界,辐射驱动的流出变得有效的光学厚度和完全热化的更硬的X射线光子从内部的流入,去除硬光谱尾巴。我们发展了一个简单的,球对称的外流模型,并表明它是一致的,所观察到的温度,半径和光度。一个更大、更冷的光球将发射峰移到远紫外线,并使X射线源变暗,但可能在紫外线中变得超亮。我们将我们的结果和解释与Liu et al.(2013)的结果和解释进行了比较。
2015-11-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Spectrum and light curve of a supernova shock breakout through a thick Wolf-Rayet wind
沃尔夫-拉叶星已知会喷出风。因此,当沃尔夫-拉叶星爆炸成为超新星时,一个快速的,$>30,000$ km/s的激波预计将通过风驱动。我们研究了预期的信号从一个快速的超新星冲击波传播通过光学厚风,并发现,后面的电子被驱动到风中的冲击有效地冷却,逆康普顿软光子沉积的辐射介导的冲击,穿过恒星。因此,测辐射热光度是可比的动能通量通过冲击,和频谱被发现是一个幂律,其斜率和频率范围取决于软光子的数量流量可用于冷却。沃尔夫-拉叶超新星在浓密的风中爆炸,具有高通量的软光子,产生平坦的光谱$νF_ν=Const$,在X射线范围$0.1\lesssim T\lesssim 50$ keV。当冲击波膨胀成光学上稀薄的风时,软光子不再能够冷却穿过风的冲击波,并且大部分发射以标准核心坍缩超新星(没有风)的形式出现。然而,一小部分软光子被冲击风向上散射,并产生短暂的独特X射线特征。
2014-02-18 astro-ph.HE
Fermi-LAT gamma-ray study of the interstellar medium and cosmic rays in the Chamaeleon Molecular-Cloud Complex: A look at the dark gas as optically thick HI
我们报告了费米-LAT $γ$ -射线分析的Chamaeleon分子云复合物使用总柱密度(NH)模型的基础上,在353 GHz的尘埃光学厚度($τ_{353}$)与普朗克热尘埃发射模型。能量从250 MeV到100 GeV的伽马射线与NH模型拟合为$τ_{353}$、NH $\propto$ $τ_{353}^{1/α}$($α$ $\geq$ 1.0)的函数,以明确考虑可能的非线性$τ_{353}$ /NH比。我们发现,一个非线性关系,PDMATHABMQPDMATHABMS1.4,给出了最好的拟合$γ$射线数据.这种非线性关系可能反映了尘埃在不同气相中的演化效应。使用最佳拟合NH模型,我们推导出CO到H2的转换因子(XCO)和气体质量,考虑到NH模型的不确定性。XCO值为(0.63-0.76)$\times$ 10 $^{20}$ cm $^{-2}$ K $^{-1}$ km $^{-1}$ s,与最近对变色龙区的$γ$射线研究结果一致.总气体质量估计为(6.0-7.3)$\times$ 10 $^{4}$ Msun,其中未被标准HI或CO谱线测量追踪的附加气体质量为20- 40%。额外的气体量的30-60%的气体质量估计在光学薄HI的情况下,并具有5-7倍的质量比跟踪CO的分子气体。额外的气体的可能来源进行了讨论的基础上的情况下,光学厚HI和CO暗H2。在$\sim$的系统…
2019-09-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Optically thick outflows in ultraluminous supersoft sources
超铝超软源(ultraluminous supersoft sources,ULS)的定义是色温约为0.1 keV,辐射热光度约为10^39 erg/s,几乎没有超过1 keV的辐射。它们如何符合致密天体吸积的一般模式,这一点从来就不清楚。为了解决这个问题,我们研究了一个样本的七个ULS广泛的钱德拉和XMM-Newton覆盖。我们发现拟合的温度和热辐射体的半径之间有很好的相关性,而辐射光度与半径和温度之间没有相关性。我们比较的物理参数与经典的超软源,被认为是表面核燃烧的白矮星,和超明亮的X射线源(ULXs),被认为是超爱丁顿恒星质量的黑洞。我们认为,ULSs的子类ULXs看到通过dennial风,也许是一个延伸的软超铝制度。我们认为,在ULS中,大量的盘流出变得有效的光学厚度,并形成一个大的光球,从我们的观点包围内部区域。我们的模型预测,当光球层膨胀到> 10,000 km并且温度降低到约50 eV以下时,ULS在远紫外线中变得更亮,但在X射线中无法检测到。相反,我们发现,更硬的发射组件开始出现在ULS时,安装的热发射器的大小是最小的(解释为光球收缩)。所观察到的短期变化和吸收边缘也与cloudrofos外流一致。我们建议ULXs(具有较硬的尾部)和ULSs(仅具有软热分量)之间的过渡发生在约150 eV的黑体温度下。
2015-11-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Pulsar Wind Nebulae with Thick Toroidal Structure
我们研究了一类脉冲星风星云的厚环形结构的同步辐射。对这类天体研究得最好的是船帆座脉冲星周围的小射电和X射线星云,它可以被解释为一个温和的超音速内向流与最近的脉冲星风相互作用的结果。超新星遗迹中心附近的这种流动可以在逆激波到达遗迹中心时的瞬态阶段产生。其他具有厚环状结构的星云是G106.6+2.9和G76.9+1.0。它们的结构与年轻的脉冲星星云形成对比,如蟹状星云和3C 38,它们在同步辐射中显示出更混乱的结构。在这两种情况下,一个环面喷流结构是本脉冲星风通过终端冲击波,表明流量最初是环形的。我们认为,这种差异是由于瑞利-泰勒不稳定性,当星云的外边界加速进入自由膨胀的超新星喷出物时,这种不稳定性起作用。这种不稳定性导致了蟹状星云和相关天体的混合,但在具有厚环形区域的星云中并不存在。
2011-09-08 astro-ph.HE
General relativistic radiative transfer: formulation and emission from structured tori around black holes
我们构建了一个广义相对论性的辐射转移(RT)公式,适用于天体物理环境中有质量或无质量的粒子。从第一原理推导,公式显然是协变的。吸收和发射,以及相对论,几何和光学深度的影响处理自洽。RT公式可以处理3D几何设置和结构化对象,其具有跨对象和沿着视线的光学深度的变化和梯度。质量的存在导致沿着粒子束射线的强度变化被像差因子减小。我们应用的配方和演示RT计算从吸积环面周围旋转黑洞的发射,考虑两种情况:理想化的光学厚环面,有一个明确定义的发射边界面,和结构环面,允许在环面内的吸收系数和发射率的变化。计算了这些环面的强度图像和发射光谱。几何效应,如透镜诱导的自掩星和多重图像的贡献是更显着的吸积环比几何薄吸积盘。光学薄的吸积环发射线轮廓与来自光学厚的吸积环和光学厚的几何薄的吸积盘的线轮廓是可区分的。光学薄吸积环的线轮廓对观察倾角的依赖性比光学厚吸积环或吸积盘的线轮廓弱,特别是在高观察倾角处。在有限光学深度的吸积环中存在着边缘效应。最后,在相对论性致密天体上的吸积流中,会发生引力诱导的线共振。这种共振很容易发生在3D的流动中,但在2D的流动中却不容易发生,例如围绕黑洞的薄吸积盘。
2012-07-17 astro-ph.HE gr-qc
A Super-Eddington Compton-Thick Wind in GRO J1655-40?
在2005年的爆发中,GRO J1655-40被钱德拉HETGS以高光谱分辨率观测到,揭示了一个富含蓝移吸收线的光谱,表明了一个吸积盘风-显然太热,太密集,太靠近黑洞,而不是由辐射压力或热压力驱动(米勒等人)。但是这种奇异的风只是这次爆发中的一块拼图,因为它的存在与极其柔软和弯曲的X射线连续光谱,显着的X射线可变性(Uttley & Klein-Wolt)以及明亮的,意想不到的光学/红外黑体分量相一致,该黑体分量随轨道周期而变化。聚焦于X射线连续谱和光学/红外/紫外光谱能量分布,我们认为这种“超软状态”的不寻常特征是来自盘的超爱丁顿康普顿厚风的自然后果:光学/红外黑体代表密集的冷光球,扩展流出,而X射线发射被解释为康普顿散射相对凉爽,光学厚风。这种风掩盖了内盘的内在光度,我们认为它可能已经达到或超过了爱丁顿极限。
2016-03-13 astro-ph.HE
Modeling the Fe K Line Profiles in Type I AGN with a Compton-Thick Disk Wind
我们已经建立了一个小样本的塞弗特星系,以前被确定为具有简单的X射线光谱,几乎没有内在的吸收。在这个样本中的源都包含适度广泛的Fe K壳层发射的组件,是理想的候选人测试的适用性的康普顿厚吸积盘风模型AGN发射组件。通过风的视角允许观察者看到气体的吸收特征,而正面视角允许观察者看到来自风的散射光。我们发现,铁K发射线的轮廓很好地描述了一个模型的康普顿厚的吸积盘风的太阳丰度,产生几十到几百个引力半径的中心黑洞。此外,拟合需要铁钾α发射的中性成分,该成分太窄而不能从风的内部产生,并且可能来自更远的后处理区域。我们的研究表明,康普顿厚的风可以对观测到的活动星系核的X射线光谱产生深远的影响,即使系统没有通过流动。
2012-04-11 astro-ph.CO astro-ph.HE