A theoretical study of the time-lags due to Comptonization and the constraints on the X-ray corona in AGN
研究了位于黑洞旋转轴上的球形、均匀、静止的X射线日冕中圆盘辐射光子康普顿化引起的傅里叶时滞。我们使用Monk，一个广义相对论的Monte-Carlo辐射转移程序，计算了具有Novikov-Thorne温度分布的薄圆盘发射的光子的康普顿散射。我们发现，由于康普顿化的模型时滞保持恒定的特征频率，然后迅速减少到零，在更高的频率。我们提供的方程，可用于确定的时间滞后和交叉谱的日冕半径，温度，光学深度，高度的范围很广的值，并为各种吸积率和黑洞质量。我们还提供了一个方程的X射线光度的一个单一的日冕，其功能的特点和位置以上的磁盘。值得注意的是，观测到的附近明亮活动星系的X射线时间滞后可以成功地再现多个动态日冕的逆康普顿化过程。
2022-12-06 astro-ph.HE
Evolution of Accretion Disc Geometry of GRS~1915+105 during its $χ$ state as revealed by TCAF solution
瞬态黑洞源中C型低频准周期振荡（LCPO）和相关时滞随时间的演化可以用双分量对流解（TCAF）中康普顿云大小的变化来解释。对一个持久源GRS~1915+105的类似研究还没有尝试过。对两组所谓的$χ$态观测，我们用传播振荡激波（POS）解拟合了QPO的演化，发现当QPO频率降低且谱硬化时，激波以几乎恒定的速度稳定地后退。在这两种情况下，当QPO频率增加，谱软化时，激波分别以恒定速度$v_0=473.0$ cm s $^{-1}$和$v_0=400.0$ cm s $^{-1}$向内运动。这种行为与1998年爆发期间在XTE~J1550-564中观察到的行为相似。在QPO频率下测量的时间滞后的变化方式与康普顿云的大小相似。最有趣的是，在这两种情况下，滞后在$\sim 2.3 - 2.5$ Hz的QPO频率下切换符号（硬滞后到软滞后），而与光子的能量无关。我们发现，在很低的频率$< 1$ Hz，Comptonizing效率（CE）的QPO频率增加，在较高的QPO频率的趋势是相反的。当CE大于两个源的$\sim 0.85\%$时，在所有能量下的时间滞后大多为正。
2018-10-06 astro-ph.HE
Anomalous Outbursts of H 1743-322
利用Rossi X射线定时探测器（RXTE）卫星上的全天空监测器（ASM）的黑体和幂律光子计数，我们最近证实了在双分量平流（TCAF）范例中，标准的缓慢移动的开普勒圆盘被快速移动的晕所包围，两个分量的入射时间尺度之间存在明显的时滞。时间滞后显然是由于流动组分中的粘度差异，并且开普勒圆盘的大小可以被认为与到达时间滞后成比例。利用RXTE/ASM（1.5-12 keV）数据，从一个新的角度研究了低质量X射线双星H 1743-322自2003年以来的8次连续爆发。动态光子指数θ表明开普勒圆盘的大小在2003年最明亮的爆发期间最大。在随后较弱的爆发中，其大小逐渐减小。当对应于两个流的两个能量通量关于Θ互相关时，这些结果得到证实。此外，Θ决定任何爆发的光谱跃迁。我们仅从Θ的行为表明，2008年10月的爆发是一次异常爆发。事实上，每一次正常的爆发之前或之后都有一次过早的爆发。这使得H 1743-322成为一个谜一样的来源和进一步研究的对象。
2018-10-18 astro-ph.HE
Modeling intrinsic time-lags in flaring blazars in the context of Lorentz Invariance Violation searches
一些旨在统一广义相对论和量子力学的量子引力（QG）理论预言了真空中光子的能量依赖的修正色散关系，导致洛伦兹不变性（LIV）的破坏。测试这些理论的一种方法是监测TeV光子的飞行时间，这些光子是由遥远的、高能量的和高度可变的天体物理源发射的，比如活动星系核。到目前为止，只报告了一次时滞检测。然而，我们最近表明，显着的内在的时间滞后应产生在TeV能量在原地耀变体发射过程，因此应干扰LIV搜索。在这篇文章中，我们将回顾如何内在的时间延迟和LIV引起的传播效应可以同时影响耀变体观测到的光谱能量分布和光变曲线。使用一个随时间变化的方法，我们提供了一个标准的单区同步自康普顿（SSC）模型的框架中的各种情况下的两个贡献的预测。我们也将介绍如何将内在时间延迟与外在时间延迟分开的提示和方法，以突出LIV效应。
2021-10-13 astro-ph.HE
Modeling spectral lags in active galactic nucleus flares in the context of Lorentz invariance violation searches
多年来，活动星系核（AGN）的高能光子一直被用来约束真空中的色散关系，这种色散关系是在量子引力现象学的背景下得到的。在这样的研究中，在GeV-TeV范围内进行，寻找能量依赖的延迟（光谱滞后），通常忽略任何源固有的时间延迟。为了区分洛伦兹不变性破坏（LIV）效应与源本身产生的滞后，在同步加速器自康普顿（SSC）方案框架下，详细研究了100 GeV以上耀斑活动星系核（AGN）的内禀光谱滞后。本文提出了一个简单的耀变体VHE耀斑模型，探讨了描述VHE耀斑发射区的主要物理参数对内禀延迟的影响。对于TeV耀变体中预期的典型条件，获得了显着的内在滞后，它可以主导LIV效应，特别是在低红移，因此应该仔细地从任何外在滞后中解脱出来。此外，两个主要的制度被确定与特征光谱滞后，对应于持久和快速的粒子加速。这种固有的光谱滞后应该用VHE的新一代仪器来检测，例如几年后开始运行的切伦科夫望远镜阵列。这将为活动星系核耀斑模型提供原始约束，并为光子领域的LIV搜索开辟一个新时代。
2019-11-23 astro-ph.HE
Discovery of Fe K-alpha X-ray reverberation around the black holes in MCG-5-23-16 and NGC 7314
最近的几次X射线观测揭示了活动星系核中光谱成分之间存在混响时间延迟。大多数观测到的滞后是在直接看到的幂律康普顿化分量和黑洞附近反射产生的软过剩之间。NGC 4151是第一个在铁K波段显示出这些滞后的天体。在这里，我们报告的混响滞后的发现，在铁K波段的其他两个来源：MCG-5-23-16和NGC 7314。在这两个对象中，6-7 keV的带，其中Fe K线峰值，滞后于较低和较高能量的带，时间延迟约1千秒。这些滞后不太可能是由于窄铁钾线。它们与相对论加宽的铁K线的反射完全一致。测量的滞后，他们的时间尺度和光谱模型，表明大部分的辐射分别在MCG-5-23-16和NGC 7314的5和24个引力半径处发射。
2013-03-15 astro-ph.HE
Multi-timescale reverberation mapping of Mrk 335
由于X射线反射的时间滞后已经在几个塞弗特星系中被探测到。反射和直接观测到的光线之间的不同旅行时间自然会导致这种类型的滞后，它直接取决于系统的光交叉时间尺度，因此与中心黑洞的质量成比例。与混响无关的无干扰的“硬滞后”，往往被解释为传播质量吸积率波动，主导着较长时间尺度的变化。在这里，我们同时适合我们的reltranss模型的时间平均能量谱和滞后的能量谱的塞弗特星系Mrk 335在两个时间尺度（傅立叶频率范围）。我们将硬滞后建模为照明光谱的斜率和强度的波动，并自洽地解释了这些波动对混响滞后的影响。由此产生的质量估计值为$1.1^{+2.0}_{-0.7} \times 10^6~M_\odot$，其显著低于用光学混响映射技术测量的质量（1400 - 2600万$M_\odot$）。当我们通过拟合全复互谱将相关变率幅值添加到时滞中时，该模型无法描述特征混响Fe K $α$线，也无法约束黑洞质量。这可能是由于假设直接辐射是由点状源发射的。
2020-09-08 astro-ph.HE
Properties of X-ray Flux of Jets During 2005 Outburst of Swift J1753.5-0127 Using TCAF Solution
银河系黑洞候选者Swift~J1753.5-0127于2005年6月30日被Swift Burst Alert望远镜发现。我们研究吸积流的性质，在其第一次爆发，通过仔细分析的频谱和时间特性的演变，使用两个组件的平流（TCAF）的范例。以$2.5-25$ keV为单位的RXTE正比计数器阵列光谱与当前版本的TCAF模型拟合文件拟合，以估计物理流参数，例如两个分量（开普勒盘和次开普勒晕）吸积率，康普顿云的性质，源的可能质量，等的源被发现是在更硬（硬和硬中间）的光谱状态在整个阶段的爆发非常显着的射流活动。由于在TCAF解决方案中，模型归一化对于任何特定源都是恒定的，因此在某些日期具有更好拟合的显著不同归一化的任何要求将指向当前TCAF模型拟合文件中未考虑的组分的X射线贡献。通过使用实际归一化减去贡献，我们得到了来自射流和流出的X射线的贡献。我们研究了它的性质，如它的大小和光谱。我们发现，在某些日子里，高达约32%的X射线通量是从喷流本身的底部发射的。
2017-09-26 astro-ph.HE
Transition from radiatively inefficient to cooling dominated phase in two temperature accretion discs around black holes
我们研究了在黑洞周围粘性双温吸积流的辐射低效相到冷却主导相的转变，反之亦然。基于一个包含显式冷却自洽过程的全局亚开普勒吸积盘模型，我们证明了一般平流吸积流在向黑洞运动过程中会经历不同的阶段.软光子的韧致辐射、同步辐射和逆康普顿化被认为是可能的冷却机制。因此，在爱丁顿单位为0.01 - 100的吸积率范围内，与温度为10^{10.2} - 10^{11.8}K的热质子相比，流控制的电子温度要低得多，约为10^8 - 10^{9.5}K。因此，这些解有可能解释活动星系核和X射线双星发射的硬X射线和γ射线。最后，我们比较了两种不同的粘度制度的解决方案，并得出结论，弱粘性流预计将冷却为主相比，其高粘性对应的辐射效率低。该流成功地再现了欠馈活动星系核和类星体（如Sgr A*）、超亮X射线源（如SS 433）以及高亮度活动星系核和超亮类星体（如PKS 0743-67）在不同质量吸积率和比热比组合下的观测亮度。
2009-11-02 astro-ph.HE
Spectral signatures of dissipative standing shocks and mass outflow in presence of Comptonization around a black hole
已知具有正比能的吸积流会产生外流和风，这些外流和风会逃逸到很远的地方。根据TCAF模型，无论有无激波，黑洞视界外的离心压力主导区都是外流的基础。来自该区域的电子由于风而耗尽，因此，由于低能光子的逆康普顿化的能量转移速率受到影响。具体来说，冷却该区域变得更容易，并且新兴频谱被软化。我们的主要目标是显示频谱软化由于质量外流存在的康普顿冷却。为了实现这一点，我们修改朗肯-Hugoniot关系在冲击波前时，后冲击区遭受质量损失，由于风和能量损失，由于逆康普顿。我们求解了控制黑洞吸积流的双温方程，其中包括质子和电子之间的库仑交换以及其他主要的辐射过程，如韧致辐射和热康普顿化。然后，我们计算发射光谱从这个后冲击流。我们还显示了如何位置的立激波，形成离心屏障的外边界的变化与冷却。随着盘吸积率$(\dot{m_d})$的增加，冷却增强，我们发现，冲击运动的黑洞。随着冷却，热压力降低，结果，流出速率降低。因此，我们直接关联流出率与光盘的光谱状态。
2014-06-07 astro-ph.HE
On the energy dependence of the QPO phenomenon in the black hole system MAXI J1535-571
先前对AstroSat观测到的黑洞系统MAXI J1535-571的分析表明，存在一种强准周期振荡，其频率与高能谱指数相关。在这里，我们适合从截断盘与内部热日冕发射的光谱，研究QPO频率依赖于其他光谱参数和模型的能量依赖的均方根和时间滞后的QPO，以确定物理光谱参数的变化是负责QPO。QPO频率也与散射分数（即康普顿化的软光子的分数）和吸积率和内盘半径的依赖关系是一致的，它是动力学频率。硬光子和软光子之间的时滞对于QPO频率> 2.2 Hz是负的，对于较小的值是正的，使其成为继GRS 1915+105之后第二个表现出这种行为的黑洞系统。对与能量相关的时间滞后和均方根进行建模需要吸积率、内盘半径和日冕加热速率的相关变化，对于QPO频率小于< 2.2 Hz的情况，后者与其他两者相比具有时间滞后，并且其改变符号（即日冕加热变化先于吸积率变化）对于更高的值。的影响的结果进行了讨论。
2022-05-24 astro-ph.HE
Revealing structure and evolution within the corona of the Seyfert galaxy I Zw 1
介绍了2015年1月对窄线塞弗特1星系I Zwicky 1（I Zw 1）的XMM-牛顿观测的X射线光谱时序分析。在探索了背景耀斑对时间分析的影响后，测量了反射占主导地位的0.3-1.0keV能量和连续占主导地位的1.0-4.0keV能量之间的X射线时间滞后，这表明内部吸积盘的混响。混响滞后时间被视为作为频率的阶跃函数而变化;在可变性的较低频率分量（3e-4至1.2e-3 Hz）上，测量到160 s的滞后，但滞后在1.2e-3 Hz以上缩短至（59 +/-4）s。滞后能谱揭示了这些范围之间的不同轮廓，其中倾角的变化显示了最早到达的光子。低频信号指示从在盘上方的低高度处延伸的日冕发射的X射线的混响，而在高频处，在日冕的准直核心中产生变化，通过该准直核心，光度波动向上传播。主成分分析的变异支持这一解释，显示两个幂律连续分量的光谱斜率不相关的变化。日冕的两个组成部分的不同演变被视为耀斑通过向内从扩展到准直部分。在X射线通量的初始增加之前，在扩展的电晕的可变性增加。随着耀斑进入准直核心，来自扩展日冕的变化逐渐消失，导致X射线计数率的第二次急剧增加。
2017-08-18 astro-ph.HE
X-ray reverberation models of the disc wind in ultraluminous X-ray source NGC 5408 X-1
大多数超亮X射线源（ULX）被认为是超爱丁顿天体，为研究超临界吸积提供了近距离原型。在这项工作中，我们提出了使用混响映射技术的ULX NGC 5408 X-1的时滞谱的研究。使用两种不同的方法对时滞数据进行分箱：基于时间平均的光谱分箱和基于亮度的光谱分箱。这些光谱拟合使用两个建议的几何模型：单光子和多光子散射模型。虽然这两个模型类似地假设从内吸积盘发射的一部分硬光子可以随着超艾丁顿外流风而向下散射，成为滞后的软光子，但它们的不同之处在于硬光子随风散射的数量：即单次与多次。在平均光谱的情况下，两种模型始终将ULX的质量限制在$\sim$ 80-500 M $_{\rm \odot}$范围内。然而，对于来自基于光度的光谱的建模结果，BH质量的置信区间显著提高，并且被限制在$\sim$ 75-90 M $_{\rm \odot}$的范围内。此外，模型表明，风的几何形状是扩展的，其中光子可以向下散射的风在距离$\sim$ 10 $^{4}$ - 10 $^{6}$ $r_{\rm g}$。结果还表明滞后光谱的变化作为ULX光度的函数，但没有观察到吸积盘几何形状随光谱变化的明显趋势。
2021-08-30 astro-ph.HE
X-ray Fourier lag-frequency spectra modulated by stochastic turbulent acceleration in the jets of high-frequency-peaked BL Lac
Jinggangshan University（井冈山大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Yunnan University（云南大学）；Yuxi Normal University（玉溪师范学院）
利用单区轻子模型结合随机湍流加速，研究X射线能段的时间延迟，揭示硬延迟、软延迟及其过渡区的产生机制，并解释观测到的时延特征。
2026-07-03 astro-ph.HE hep-ph
A public relativistic transfer function model for X-ray reverberation mapping of accreting black holes
我们提出了公开可用的模型\textsc{reltrans}计算光交叉延迟和能量的变化所经历的X射线光子最初发射接近黑洞时，他们从吸积盘反射，并分散到我们的视线，占所有广义相对论效应。我们的模型是快速和灵活的，足以同时适合所观察到的能量相关的交叉频谱的傅立叶频率的大范围内，以及时间平均频谱。这不仅使更好的几何约束，而不是只建模的相对论加宽的反射功能的时间平均光谱，但另外使活动星系核和恒星质量黑洞的质量上的限制在X射线双星的超大质量黑洞。我们包括一个自洽计算的径向分布的磁盘电离参数和适当的帐户的影响，望远镜的响应预测的时间滞后。我们发现，一些以前的光谱分析测量人为的低源高度，由于不占前者的效果和时序分析已受到后者的影响。特别是，活动星系核中的软滞后的幅度可能被低估了，滞后的幅度归因于热混响的X射线双星可能被高估。我们将\textsc{reltrans}拟合到Seyfert星系Mrk 335的滞后能谱中，得到了一个最佳拟合的黑洞质量，它比以前的光学混响测量值要小（$\sim 7$百万与$\sim14-26$百万$M_\odot$相比）。
2019-06-19 astro-ph.HE
UV/optical disk thermal reverberation in AGN: an in-depth study with an analytic prescription for the time-lag spectra
几个活动星系核在紫外/光学范围内表现出相关的变化，在较长的波长处时间延迟增加。对照射吸积盘的X射线进行热再处理被认为是一种可行的解释。在这种情况下，照射吸积盘的可变X射线通量部分地被X射线反射，并且部分地被吸收、热化并以较长波长被吸积盘延迟地重新发射。我们研究这种情况下，假设一个X射线点状源照亮一个标准的诺维科夫-索恩吸积盘，围绕一个旋转的黑洞。我们考虑所有特殊的和广义相对论的影响，以确定在磁盘上的入射X射线通量，并在传播光从源到磁盘和观察者。我们还计算了考虑盘电离的盘反射通量。我们调查的磁盘响应函数和时间滞后的各种物理参数，如黑洞的质量和自旋，X射线日冕的高度，光度，和光子指数，吸积率，倾角，和内部/外部磁盘半径的依赖关系。我们发现在估算盘响应时考虑相对论效应和盘电离是很重要的。我们还发现了一个很强的非线性之间的X射线光度和磁盘的响应。我们提出了一个解析函数的时滞依赖于波长，它可以用来拟合观测到的时滞光谱。我们还估计混响信号的分数相对于总通量，我们建议可能的解释缺乏X射线紫外/光学相关的变化在一些来源。
2020-11-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
On Testing the Equivalence Principle with Extragalactic Bursts
爱因斯坦等效原理（EEP）的一个有趣的测试依赖于观测到的从河外瞬态源发射的光子到达时间的滞后。由于不同能量的光子之间的滞后银河系（MW）的引力势，几位作者得出新的限制偏离EEP。结果表明，来自大尺度结构的势涨落至少比MW的引力势大两个数量级。结合更大的距离，对于红移为$z\gtsim 0.5$的源，来自这些波动的贡献的{ \it rms}超过MW超过4个数量级。我们提供了实际的约束几个对象的基础上的统计计算的大尺度波动的标准$Λ$ CDM宇宙学模型。
2016-03-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Prompt Optical Emission from Gamma-ray Bursts with Non-single Timescale Variability of Central Engine Activities
雨燕GRB 080319 B的完整的高分辨率光变曲线提供了一个机会，为详细的即时光发射的时间分析。采用初始洛伦兹因子的二分量分布，在内激波模型的框架下，模拟了中心发动机弹射出壳的动力学过程。将发射的辐射分解到不同的频率范围内，用于不同能带的光变曲线之间的时间相关性分析。由此产生的即时光学和伽马射线发射显示出类似的时间剖面，作为一个缓慢的变化性组件和快速的变化性组件的叠加，除了伽马射线光变曲线是比它的光学对应更可变。在模拟的光变曲线和强相关的光学和伽马射线发射之间的时间滞后的变化特征与GRB 080319 B的观测结果吻合得很好。我们的模拟表明，光变曲线的变化源于从伽马射线暴的中央引擎注入的壳层的时间结构。未来对伽玛暴瞬发光辐射的高时间分辨率观测，通过UFFO-Pathfinder和SVOM-GWAC的研究，提供了一个有用的工具来研究中央发动机的活动。
2013-11-25 astro-ph.HE
Supermassive Black Holes with High Accretion Rates in Active Galactic Nuclei. IV. H$β$ Time Lags and Implications for Super-Eddington Accretion
我们已经完成了两年的光度和光谱监测的大量活动星系核（AGN）的吸积率非常高。在本文中，我们报告的结果的第二阶段的运动，在2013- 2014年，和测量的五个新的H $β$时间滞后的8个监测活动星系核。这五个物体都被确认为超级爱丁顿吸积大质量黑洞（SEAMBHs）。在这次活动中测得的最高吸积率的物体是$\dot{\mathscr{M}}\gtrsim 200$，其中$\dot{\mathscr{M}}= \dot{M}_{\bullet}/L_{\rm Edd}c^{-2}$，$\dot{M}_{\bullet}$是质量吸积率，$L_{\rm Edd}$是爱丁顿光度，$c$是光速。我们发现，在SEAMBHs的H $β$时间滞后是显着短于亚爱丁顿活动星系核的测量，并增加吸积率增加的偏差。因此，宽线区尺寸（$R_{_{\rm Hβ}}$）和5100埃光学光度（$R_{_{\rm Hβ}}-L_{5100}$）之间的关系需要吸积率作为附加参数。我们建议，很大程度上的效果可能是由于强烈的各向异性的细长盘辐射。用黑洞的引力半径标度$R_{_{\rm Hβ}}$，定义了一个新的半径-质量参数（$Y$），并证明了它在临界吸积率$\dot{\mathscr{M}}_c=6\sim 30$处饱和，表明吸积盘从薄向薄过渡，薄吸积盘的光度达到饱和.参数$Y$是一个非常有用的探针，用于理解大质量黑洞的各种吸…
2015-04-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraints on quantum gravity and the photon mass from gamma ray bursts
量子引力（QG）模型中的洛伦兹不变性破坏或非零光子质量$m_γ$将导致光子的能量依赖传播速度，使得来自遥远源的不同能量的光子将在不同时间到达，即使它们是同时发射的。通过开发这样的时间延迟从伽马射线暴，并在经验噪声模型描述其他贡献的时间延迟边缘化源，基于蒙特卡洛的前向模型，我们得到的约束$m_γ$和QG长度尺度，$\ell_{\rm QG}$，使用光谱滞后数据从BATSE卫星。我们发现$m_γ< 4.0 \times 10^{-5} \, h \, {\rm eV}/c^2$和$\ell_{\rm QG} < 5.3 \times 10^{-18} \, h \, {\rm \, GeV^{-1}}$在95%的置信度，并证明这些约束是强大的噪声模型的选择。QG约束是考虑多个伽马射线暴的研究中最严格的约束之一，而对$m_γ$的约束虽然比使用无线电数据的约束弱，但提供了一个独立的约束，该约束对电子色散的影响不太敏感。
2021-11-18 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Stringy Space-Time Foam and High-Energy Cosmic Photons
在这篇综述中，我简要讨论了严格的洛伦兹违反量子时空泡沫模型的弦/膜理论的启发，从激烈的天体源，如活动银河核或伽马射线暴的高能光子的研究提供的测试。理论模型预测的辐射色散关系的修改，这是二次抑制弦的质量尺度，和时间延迟的光子（假设发射或多或少同时从源）的到达时间，这是成比例的光子能量，使更多的能量光子到达后。虽然这些高能光子的来源处的天体物理学仍然不清楚，并且最近观察到的这种非同时到达很可能是由于常规物理效应导致的非同时发射，然而，令人惊讶的是，所观察到的时间延迟也可以很好地拟合弦时空泡沫场景，只要时空缺陷泡沫是不均匀的。该模型的主要特点，使它能够逃避大量的天体物理约束的洛伦兹违反，在鲜明对比的其他场论洛伦兹违反模型的量子引力，是：（i）透明的泡沫电子和一般带电物质，（ii）没有双折射效应和（iii）故障的本地有效拉格朗日形式主义。
2010-10-26 astro-ph.HE gr-qc hep-th
