Super-Eddington accretion discs with advection and outflows around magnetized neutron stars
本文提出了一个磁化中子星周围的超爱丁顿吸积盘模型,该模型考虑了热的平流和风的质量损失。该模型是半解析的,并预测吸积盘的所有基本物理特性的径向轮廓。磁层半径被发现作为一个本征值的问题。当内盘处于辐射压力主导的状态,但没有达到当地的爱丁顿极限,平流是温和的,磁层的半径依赖于吸积率弱。一旦接近当地爱丁顿极限,磁盘成为平流为主,磁层半径与质量吸积率的标度是类似的经典阿尔芬关系。考虑到风中的质量损失会导致磁层半径的增加。我们的模型可以应用于大量的磁化中子星吸积接近或超过其爱丁顿极限:超亮X射线双星,Be/X射线双星爆发,和其他系统。在我们的模型中,我们讨论了迄今为止已知的最亮的超亮脉冲星NGC 5907~X-1和经历过非常亮的超爱丁顿爆发的Be/X射线双星NGC 300~ULX-1的观测性质。
2019-02-12 astro-ph.HE
Evidence for changes in the radiative efficiency of transient black hole X-ray binaries
利用RXTE定点观测数据,研究了六个瞬态黑洞X射线双星从爆发到平静衰变过程中的长时X射线光变曲线。在大多数情况下,当源接近软到硬状态转变时,存在指数衰减周期,并且当源在硬状态中衰减时,在该转变之后存在另一个指数衰减周期。电子折叠时间在状态转换时发生变化,通常从软状态结束时的约12天到硬状态开始时的约7天。如果从软态中的辐射有效发射到硬态中的辐射无效发射发生变化,则预计衰变时间尺度中的这种因子~2的变化,覆盖质量吸积速率中的指数衰减。这增加了支持的想法,即X射线发射区域是由辐射效率低下的吸积(如对流为主或喷流为主的吸积流)在衰落的硬态。
2015-04-23 astro-ph.HE
Magnetic inversion as a mechanism for the spectral transition of black hole binaries
提出了黑洞X射线双星中低/硬、高/软和陡幂律谱态之间跃迁的一种机制。低/硬状态的解释是由一个磁逮捕的吸积盘的发展可归因于一个垂直的磁场在一个中心束的积累。这个盘形成强大的喷流,由密集的光学厚等离子体的薄螺旋吸积流组成,周围是热的,磁化的,光学薄的日冕,它以硬X射线的形式发射大部分能量。态跃迁的发生是由于次级恒星提供的吸积流中极向磁场的准周期或随机反转。反向场的向内平流导致由相反场的湮灭和最内部区域中光学厚盘的恢复引起的中心束的暂时消失。该磁盘代表高/软状态。SPL态在强场湮没阶段发展,先于高/软态。由于形成另一个磁制动盘,反向场的连续供应导致新的低/硬状态。
2009-08-04 astro-ph.HE
On the Spin Period Distribution in Be/X-ray Binaries
Be/X射线双星(BeXB)中吸积中子星的自旋周期与轨道周期之间存在显著的相关性。最近,Edgge等人(2011)表明,自旋周期的分布包含两个不同的子群,分别在$\sim 10$ s和$\sim 200$ s达到峰值,并提出它们可能与形成中子星的两种超新星有关,即,核心坍缩和电子俘获超新星。在这里,我们建议双峰自旋周期分布可能归因于不同的吸积模式的中子星在BeXB。当中子星倾向于从Be星盘扭曲的外部捕获物质并经历巨大的爆发时,在中子星周围形成一个辐射冷却为主的盘,它使中子星旋转,并负责短周期子种群。在以正常爆发或持续爆发为主的BeXB中,吸积流是平流为主或准球形。因此,自旋上升的过程是低效的,导致神经元星的周期更长。文中还讨论了这些子群与超新星机制之间的潜在联系。
2014-04-01 astro-ph.HE
Hot, cold, and multi-component accretion flows around supermassive black hole binaries
本研究提出了一种模型,用于解释超大质量黑洞双星的多组分吸积流特性,并通过观测数据验证了其自洽性。
2025-12-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
Evolution of hard X-ray photon index in black-hole X-ray binaries: hints for accretion physics
在X射线双星爆发和活动星系核样品的衰变阶段,发现了X射线光子指数与Eddington标度X射线光度之间的反相关和正相关。我们进一步系统地研究了4个黑洞X射线双星的8次爆发中X射线谱指数、X射线通量和爱丁顿比的演化,其中所有选定的爆发都有Rossi X射线定时探测器在上升和衰变阶段的观测数据。在初始上升阶段,X射线谱指数与通量呈反相关,当X射线通量接近峰值时,X射线谱迅速软化。在衰减阶段,X射线光子指数和通量遵循两种不同的正相关关系,当X射线通量低于某一临界值时,它们再次变为反相关,其中反相关部分遵循与初始上升阶段相同的趋势。与其它X射线双星相比,GRO J1655-40的反跃迁和正跃迁临界爱丁顿比明显较低,这可能是由于其黑洞质量和距离没有得到很好的约束,或者是由于其内禀质量不同.
2019-12-09 astro-ph.HE
Modelling the `outliers' track of the radio--X-ray correlation in X-ray binaries based on disc-corona model
本文对一个低硬态的黑洞X射线双星(BHB)样品发现了普适的射电-X射线关联(F_R \propto F_X^{b},b~0.5-0.7),它可以用喷流和辐射无效平流主导吸积流的耦合模型来粗略地解释。然而,在过去几年中发现了越来越多的“异常值”,这些异常值明显偏离了普遍的射电-X射线相关性,通常显示出更陡峭的相关性,指数约为1.4。基于简单的物理假设,辐射有效吸积流被推测存在于这些“离群点”。在这项工作中,我们测试这个问题的基础上建立模型的辐射效率盘电晕模型和混合射流模型的“离群值”的轨道。我们发现,我们的模型预测一个陡峭的无线电-X射线相关的斜率>~1.2的典型粘度参数α~0.05-0.2。特别是在α = 0.1的情况下,斜率为1.4,与H1743-322的观测结果吻合得很好。我们的研究结果表明,“离群值”的轨道可能是由光盘电晕模型。
2014-02-24 astro-ph.HE
Steady jet ejections from the innermost region of advection-dominated accretion flow around a black hole
我们研究了两种定常喷流的喷射机制:一种是从低/硬态的黑洞双星中观测到的,另一种是从SS 433中观测到的。喷注到达无穷远需要喷射气体的比能为正,而吸积气体的比能在吸积流的最外边界处被天真地认为是负的。为了调和的特定能量的相反的符号,我们提出了一种情况下,两层存在的吸积流和一层接收能量从其他足够的特定能量是积极的。对于低/硬状态下的定常喷流,吸积流最外端的吸积环被认为产生了两层流动,其中一个几何上厚的ADAF夹着一个几何上薄的吸积盘,而薄的吸积盘被认为转向内侧的另一个ADAF。能量传递预计将通过两层之间的湍流混合发生,并且上层被讨论为具有足够大的正比能,使得终极速度为$\sim$ 0.1 $c$。对于SS 433的定常喷流,在平流占优的情况下,由于光子在垂直于赤道面的方向上的扩散,一个细长的圆盘被认为是分离成两个分层层。在这种情况下,期望上层的比能为正,使得终极速度超过0.2 $c$。在两层情况下,黑洞附近的喷流喷射过程是共同的,并预测喷流张角变得小到2 $^{\circ}$。
2022-10-20 astro-ph.HE
Magnetic accretion flow explains the hysteresis q-diagram seen in outbursts of black hole low-mass X-ray binaries
本文提出磁化吸积盘模型可解释黑洞低质量X射线双星爆发中的滞回q图,通过截断半径对吸积率变化的热平衡响应产生滞回,进而导致光谱硬度在HID中呈现q形轨迹。
2025-05-07 astro-ph.HE
A magnetic model for low/hard state of black hole binaries
基于磁场从伴星向黑洞周围吸积盘的输运,提出了黑洞X射线双星H 1743 -322和GX 339-4的低硬态(LHS)磁模型.该模型包括一个截断的薄盘与内部对流为主的吸积流(ADAF)。源的光谱轮廓拟合与在对应于LHS的上升阶段的四个不同的日期观测到的数据一致。此外,基于磁场的输运模型,模拟了LHS与准定常喷流的关系,其中Blandford-Znajek(BZ)和Blandford-Payne(BP)过程被用来驱动BH和内部ADAF的喷流。事实证明,在H1743-322和GX 339-4中观察到的陡峭的无线电/X射线相关性可以根据我们的模型进行解释。
2015-08-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Study of Low-Mass X-Ray Binaries in the Low-Luminosity Regime
最近对小样本X射线双星(XRB)的研究表明,在光度范围10 $^{34}$ - 10 $^{37}$ erg/s内,中子星(NS)双星的光谱比黑洞(BH)双星的光谱明显软化。这种软化被量化为光谱指数和0.5 - 10 keV X射线光度之间的关系。我们将研究扩展到显着较低的光度(即,$\sim$(几个$\times$ $10^{30}$ erg/s)用于更大的XRB样本。我们发现一组NS双星的光谱指数和光度之间的显着关系的证据,在光度范围为10 $^{32}$至10 $^{33}$ erg/s。我们的分析表明相关性的斜率很陡,即,-2.12 $\pm$ 0.63。相比之下,BH二进制文件不会表现出相同的行为。我们研究可能的两分法NS和BH二进制的康普顿化模型,假设之间的反馈机制的光学薄热日冕和光学厚冷源软光子。我们衡量NS-BH二分法通过比较提取的电晕温度,康普顿-y参数和康普顿放大因子:NS组的平均温度被发现是显着低于BH组的等效温度。所提取的康普顿-y参数和放大因子与光谱指数的关系符合理论预测。
2018-01-22 astro-ph.HE
Hot Accretion Flows Around Black Holes
黑洞吸积流可以分为两大类:冷的和热的。冷吸积流,其中包括冷光学厚的气体,被发现在相对较高的质量吸积率。突出的例子是标准薄盘,它发生在爱丁顿质量吸积率的一小部分,和超薄盘在超爱丁顿率。这些吸积流是负责发光系统,如活动星系核辐射或接近爱丁顿光度和黑洞X射线双星在软状态。热吸积流,这篇评论的主题,是维里热和光学薄。它们发生在较低的质量吸积率,并描述的模型,如对流为主的吸积流和发光的热吸积流。由于能量平流,这些流动的辐射效率一般低于标准薄吸积盘的辐射效率。此外,效率随质量吸积率的降低而降低。观测表明,热吸积流与喷流有关。此外,理论论证表明,热流应该产生强风。热吸积流被认为存在于低光度的活动星系核和黑洞X射线双星的硬态和静态。原型是Sgr A*,银河系中心的超低光度超大质量黑洞。来自具有热吸积流的超大质量黑洞的喷流、风和辐射可以与外部星际介质相互作用并改变宿主星系的演化。这种“维持模式反馈”的细节原则上可以通过热吸积流的理论研究和数值模拟来确定。
2014-01-03 astro-ph.HE
Different X-ray spectral evolution for black hole X-ray binaries in dual tracks of radio-X-ray correlation
最近发现了射电-X射线相关性的“异常值”轨迹,它比以前的普遍相关性陡得多,在以前的普遍相关性中,双轨迹被推测是由不同的吸积过程触发的。在这项工作中,我们测试这个问题,探索硬X射线光谱演化在四个黑洞X射线双星(XRB)与多个,准同时无线电和X射线观测。首先,我们发现当X射线通量$F_{\rm 3-9keV}$低于和高于一个临界通量$F_{\rm X,crit}$时,硬X射线光子指数$Γ$与X射线通量成反相关和正相关,这分别与平流主导吸积流(ADAF)和盘冠模型的预测相一致。其次,我们发现当X射线通量高于和低于由X射线谱演化定义的临界通量时,射电-X射线关联也明显不同。具有$F_{\rm 3-9keV}\gtrsim F_{\rm X,crit}$的数据点具有更陡的放射性X射线相关性($F_{\rm X}\propto F_{\rm R}^{b}$和$b\sim 1.1-1.4$),其大致形成“异常值”轨迹。然而,具有$Γ-F_{\rm 3-9keV}$的反相关性的数据点或者停留在具有$b\sim0.61$的通用轨迹中,或者停留在过渡轨迹中(从通用轨迹到“离群值”轨迹,反之亦然)。因此,我们的研究结果支持射电-X射线关联的普适和“离群”轨道分别受辐射低效和辐射高效吸积模型的调节。
2014-04-21 astro-ph.HE
Abundances and Transients from Neutron Star-White Dwarf Mergers
本文系统地研究了中子星-白矮星双星并合的全过程,重点研究了吸积盘中的流入流和流出流的性质及其电磁辐射。使用人口合成模型,我们确定了一个子集,这些双星中的白矮星同伴经历不稳定的质量转移和完整的潮汐破坏,形成一个大的吸积盘周围的中子星。该物质的演变根据对流为主的吸积盘模型与核燃烧,中微子排放,和磁盘表面风喷射。整个过程的极端动态已经证明很难进行分析,因此目前对这些特性的了解很少。合并的流出物富含铁和镍,产生了由放射性铁型同位素衰变提供动力的光学和红外辐射,通过SuperNu光曲线代码计算。我们发现这些系统能够提供明亮的,但短暂的,光学瞬变与电源的潜力伽马射线暴。
2022-09-26 astro-ph.HE
Accretion around black holes: The geometry and spectra
对黑洞X射线双星和活动星系核的观测表明,围绕黑洞的吸积流是由热的和冷的气体组成的,理论上可以用热的几何厚的日冕位于冷的几何薄的盘的上面和下面,或者用内平流为主的吸积流连接到外薄盘来描述。本文综述了黑洞周围的吸积流,重点讨论了决定吸积气体热态和冷态构型的物理机制,以及这种构型如何随吸积速率而变化,从而产生各种光度和光谱。
2022-01-17 astro-ph.HE
Iron lines in model disk spectra of galactic black hole binaries
我们提出了10 M $_\odot$黑洞周围吸积盘的角度依赖的宽带强度谱。在我们的计算中,假设圆盘是细长的,这意味着在计算圆盘的有效温度时考虑了径向平流。我们试图重建软态X射线双星的连续谱和线谱,即由多温度形状的盘分量主导。我们遵循如何铁线复杂依赖于外部照射,吸积率和黑洞自旋。计算了10种主要元素的全部辐射转移,包括康普顿散射、自由-自由跃迁和所有重要的束缚-自由跃迁。此外,我们在这里包括基本系列的类氦和类氢离子的铁线,和荧光K $_α$和K $_β$线从低电离铁。我们考虑两种情况:不旋转的黑洞和旋转的黑洞,几乎最大自旋a=0.98,并获得了从硬X射线到红外的五个吸积盘的光谱。在未辐照的圆片中,类氦铁和类氢铁的共振线主要出现在吸收区。这种盘光谱在整个能量范围内表现出边缘暗化。外照射使发射中出现铁共振线。此外,随圆盘有效温度的变化,圆盘发射谱中出现了荧光铁K $_α$和K $_β$线,所有模型的X射线反射连续谱都出现了边缘增亮。我们表明,恒星黑洞周围的盘本身是热的,足以产生强的铁吸收共振线。只有在热盘大气中,外部X射线的加热超过热过程时,才能观察到发射线。在X射线连续谱中,被照射过的圆盘通常在边缘上看起来更亮,而在正面上看起来更暗。
2010-11-09 astro-ph.HE
Origin of Two Types of X-Ray Outbursts in Be/X-Ray Binaries. I. Accretion Scenarios
本文提出了Be/X射线双星中X射线爆发的新设想:正常爆发和巨爆发分别是由Be盘最外层与双星轨道面偏离的物质的辐射低效吸积流(RIAF)和Bondi-Hoyle-Lyttleton(BHL)吸积引起的。基于模拟的质量转移率从错位的被磁盘,连同简化的吸积流模型,我们表明,质量吸积率估计从正常的X射线爆发的光度是一致的,与对流为主的吸积流,而不是与标准的,辐射冷却为主,吸积。我们对正常X射线爆发的RIAF方案解决了对这些爆发的标准磁盘图片提出挑战的问题。当一个未对准的Be盘穿过中子星的轨道时,例如,通过翘曲,中子星可以在盘凌日事件期间通过BHL型吸积捕获大量的质量。我们数值计算表明,这样的过程可以重现巨型X射线爆发的X射线光度。在非常高的Be盘密度的情况下,与盘凌日相关的吸积流成为超临界的,从而产生高于爱丁顿光度的光度。
2012-11-22 astro-ph.HE astro-ph.SR
A unified accretion-ejection paradigm for black hole X-ray binaries. III. Spectral signatures of hybrid disk configurations
有人提出,X射线双星(XrB)的活动周期是由吸积的主导盘扭矩的转换触发的(论文I)。随着吸积速率的增加,吸积盘的最内侧区域将从喷流发射盘(JED)转变为标准吸积盘(SAD)。虽然JED已被证明可以成功地再现硬态(论文II),但外部冷SAD的存在引入了额外的非局部冷却项。我们调查的热结构和相关的光谱这样的混合盘配置。我们使用的2 T等离子体代码中阐述的文件II,允许计算外在磁盘本地热平衡与自洽平流和光学薄到厚的过渡,在辐射和气体支持制度。利用BELM程序计算了由外部软光子引入的非局域逆康普顿冷却。这个附加项对JED解决方案有深远的影响,允许从外部SAD到内部JED的平滑温度过渡。我们探讨了完整的参数空间中的磁盘吸积率和过渡半径,并表明,整个域中的X射线通量和硬度比所涵盖的标准XrB周期是很好地再现这种混合配置。准确地说,这些参数的合理组合允许再现5个典型XrB状态的3-200 keV光谱。除了X射线特征外,JED-SAD配置也自然地解释了观测到的无线电发射。通过只改变过渡半径和吸积率,混合盘配置相结合的内部JED和外部SAD能够同时再现X射线光谱状态和射电发射的X射线双星在其爆发。调整这两个参数,就可以重现一个完整的循环。这将在即将发表的文件(文件四)中说明。
2018-05-31 astro-ph.HE
A model for the radio/X-ray correlation in three neutron star low-mass X-ray binaries 4U 1728-34, Aql X-1 and EXO 1745-248
观测上,对于中子星低质量X射线双星,迄今为止,射电光度$L_{\rm R}$与X射线光度$L_{\rm X}$之间的相关性,即,$L_{\rm R}\propto L_{\rm X}^β$,仅在三个源4U 1728-34、Aql X-1和EXO 1745-248中在其硬态中得到合理的良好建立。三个源的无线电/X射线相关性的斜率$β$是不同的,即,4U 1728-34的$β\sim 1.4$、Aql X-1的$β\sim 0.4$和EXO 1745-248的$β\sim 1.6$。本文首次用对流主导吸积(ADAF)-喷流耦合模型分别解释了4U 1728-34、Aql X-1和EXO 1745-248的射电/X射线关联。我们计算了不同$\dot m$($\dot m=\dot M/\dot M_{\rm Edd}$)下的$L_{\rm X}$和$L_{\rm R}$的ADAF喷流模型的出射谱,调整$η$($η\equiv \dot M_{\rm jet}/\dot M$,描述ADAF中垂直转移形成喷流的吸积物质的分数)以拟合观测到的射电/X射线关联。在此基础上,分别推导出了4U 1728-34、Aql X-1和EXO 1745-248的$η$与$\dot m$的拟合公式。如果把$η$和$\dot m$的关系向下推到一个较低的$\dot m$值,我们发现在一个较宽的$\dot m$值范围…
2019-05-15 astro-ph.HE
Accretion flows in the hard state of black hole X-ray binaries: the effect of hot gas condensation
本研究针对黑洞X射线双星硬态中吸积盘截断模型与相对论展宽Fe Kα线观测的矛盾,提出热ADAF气体冷凝形成内盘-冕结构的机制,解释了硬态宽Kα线及光谱特征,且对Cygnus X-1的预测与观测一致。
2023-10-19 astro-ph.HE
Accretion geometry in neutron star low-mass X-ray binaries during the hard spectral state
Max-Planck-Institut für Astrophysik(马克斯·普朗克天体物理研究所);National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家天文台);School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学天文与空间科学学院)
该研究探讨中子星低质量X射线双星在硬光谱状态下的吸积几何结构,发现内盘与冠状流的相互作用导致弱盘存在,且铁线发射线的出现与盘的扩展有关。
2025-12-21 astro-ph.HE
Modeling the Spectrum of IGR J17177-3656
在硬态黑洞X射线双星中,射电光度与X射线光度之间的相关性对于揭示吸积流与喷流之间的关系具有重要意义。在本文中,我们模拟了最近发现的瞬态X射线源IGR J17177-3656的准同时多波段观测。发现该源可能是陡峭的无线电/X射线相关的异常值,而不是Paizis等人(2011)提出的过渡区中的异常值。研究还发现,光热吸积流(LHAF)可以成功地模拟多波段光谱,但平流主导吸积流(ADAF)的可能性较小。我们的结果支持LHAF可以解释陡峭的无线电/X射线相关性的观点。
2012-03-27 astro-ph.HE
Possible anti-correlations between pulsation amplitudes and the disk growth of Be stars in giant-outbursting Be X-ray binaries
针对五个大爆发型Be X射线双星,研究结合TESS光学光变与Palomar Gattini-IR的J波段红外超量,发现四个源的脉动振幅与星盘增长反相关,并提出温度变化驱动两种活跃状态转换的新解释。
2024-09-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
State Transitions in Ultracompact Neutron Star LMXBs: towards the Low Luminosity Limit
黑洞和中子星X射线双星的X射线谱态跃迁的亮度可以限制吸积区之间的临界质量吸积率。以往的研究表明,在某些超紧中子星LMXB中,由硬到软的光谱态跃迁具有最低的光度。在过去十年的X射线监测观测中,我们能够识别4U 0614+091,2S 0918-549和4U 1246-588中朝向最低光度极限的状态转变。通过分析Swift/XRT和RXTE/PCA的X射线定点观测,我们发现这些源的态跃迁没有滞后现象,并确定了硬-软跃迁和软-硬跃迁的临界质量吸积率分别为0.002 - 0.04 $\dot{\rm M}_{\rm Edd}$和0.003 - 0.05 $\dot{\rm M}_{\rm Edd}$。假设一颗中子星的质量是太阳质量的1.4倍。这个范围与在黑洞X射线双星中测得的最低跃迁光度相当,表明临界质量吸积率不受致密恒星表面性质的影响。我们的结果不支持对流主导吸积流(ADAF)模型,该模型预测,在中子星系统中的临界质量吸积率低一个数量级,如果采取相同的粘度参数。这些超紧凑X射线双星的低过渡光度和不明显的滞后提供了进一步的证据,表明过渡光度可能与盘中的质量有关。
2017-11-21 astro-ph.HE
The Black Hole Candidate LSI+61303
近年来,黑洞X射线双星的X射线光度$L_X$与X射线光谱的光子指数$Γ$之间的基本关系已经建立起来。对于中等亮度区域,已经观察到$Γ$和$L_X$之间的反相关。为了验证中等亮度X射线双星系统LSI +61303是否是一个黑洞,本文分析了LSI +61303的$Swift$观测结果。我们比较得出的$L_X$与$Γ$分布,首先与黑洞X射线双星的统计趋势,然后与脉冲星PSR B1259-63的趋势,最后与黑洞X射线双星斯威夫特J1357.2-0933和V404天鹅座的个人趋势。我们发现系统PSR B1259-63显示出$Γ$和$L_X$之间的正相关,而相反LSI +61303显示出与黑洞X射线双星相同的反相关。此外,LSI +61303在$L_X$ / $L_{Eddington} - Γ$平面上的趋势与两个黑洞Swift J1357.2-0933和V404 Cygni的趋势重叠。Swift J1357.2-0933、V404 Cygni和LSI +61303这三个系统都很好地跟踪了吸积黑洞在中等光度下演化的最后部分,直到它们下降到静止状态。
2017-04-05 astro-ph.HE
Final stage of merging binaries of supermassive black holes: observational signatures
人们对双超大质量黑洞(SMBH)的兴趣越来越大,但在观测中,分离小于~1光日(10^8 Msun的引力半径为~10^2)的合并双星在引力波的控制下迅速演化,是难以捉摸的。在本文中,我们讨论了三个区域的组成SMBH周围的迷你盘的命运:1)低速率(对流主导吸积流(ADAF)),2)中等速率,3)超爱丁顿吸积率。具有中间速率的微型盘通过热电晕的热传导进行蒸发,形成混合径向结构。当双星轨道周期小于蒸发小圆盘的声传播时间尺度时,由于圆盘将被高度扭曲而被破坏,因此出现了一种新的不稳定性,称为声不稳定性。我们证明了小圆盘的声不稳定性与A_{crit} ~10^2 Rg的临界分离,并且腔中充满了热气体。对于这些二进制,组件SMBH的吸积与邦迪模式的ADAF制度,显示周期性的变化所造成的多普勒增强效应的无线电从ADAF由于轨道运动。与此同时,环双星盘(CBD)仍然没有足够的热(紫外赤字)来产生光子来吸收气体以获得宽发射线。当CBD吸积速率极高时,Mg Ⅱ线出现,而当CBD吸积速率极高时,Mg Ⅱ线出现,而当CBD吸积速率极高时,Mg Ⅱ线出现,而当CBD吸积速率极高时,Mg Ⅱ线出现,CIV线出现。此外,如果CBD与二元平面不对准,则预期具有约十倍射电周期的光学周期变化。
2022-11-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
Circumbinary Disk Accretion into Spinning Black Hole Binaries
超大质量黑洞双星很可能通过环双星盘吸积星际气体。在合并前不久,环双星盘的内部受到广义相对论效应的影响。为了研究这一制度,我们近似的时空度规的近轨道黑洞叠加两个提升克尔-Schild条款。在证明了这种近似的质量后,我们对环双星盘进行了长期的广义相对论磁流体动力学模拟。我们考虑自旋无量纲参数为0.9的黑洞,在一个模拟平行的轨道角动量的二进制,但在另一个反平行。这些与无自旋模拟形成对比。我们发现,对于一个固定的表面质量密度在内部circumbinary磁盘,对齐的自旋这个幅度大约减少了14%的质量吸积率和反对齐的自旋增加了45%,留下许多其他磁盘属性不变。
2021-05-11 astro-ph.HE
A unified accretion-ejection paradigm for black hole X-ray binaries. II. Observational signatures of jet-emitting disks
我们详细阐述了Ferreira等人(2006)提出的范例,其中增加和减少磁盘吸积率是伴随着磁盘磁化$μ\propto B_z^2/\dot{m}_{in}$,这反过来又决定了主导扭矩允许吸积的修改。对于$μ>0.1$,吸积流产生垂直的喷流,带走盘的角动量(喷流发射盘或JED)。本文的目的是研究JED组态的光谱特征。我们已经开发了一个双温等离子体代码,计算磁盘的局部热平衡,考虑到平流的能量在迭代的方式。我们的代码解决光学薄到厚的过渡,辐射和气体支持的制度,并计算在一个一致的方式从稳态磁盘的发射光谱。光学薄的发射是使用BELM代码,它提供了精确的光谱韧致辐射和同步辐射过程,以及他们的本地康普顿。对于一个范围内的半径和吸积率,JED表现出三个热平衡,一个热不稳定和两个稳定。由于存在两个热稳定的解决方案,一个滞后周期自然得到。然而,标准的爆发X射线双星周期不能被再现。JED的另一个显著特征是它们能够再现发光的硬态。这表明,当角动量和喷流功率的损失是一贯考虑,吸积盘的光谱特征,是一致的硬态,即使到高光度。由于标准吸积盘(SAD)能很好地再现软态,因此本文讨论了混合盘结构JED和SAD的存在。这种混合配置的研究将在即将发表的论文III。
2018-03-19 astro-ph.HE
High time resolution optical/X-ray cross-correlations for X-ray binaries: anti-correlations and rapid variability
利用X射线和光学的同时观测,我们对四个X射线双星:SWIFT J1753.5-0127,GX 339-4,Sco X-1和Cyg X-2的互相关行为进行了均匀分析。通过使用ULTRACAM和RXTE的高时间分辨率观测,我们集中在这些源的短时间尺度(dt<20 s)的变化。在这里,我们提出了我们的观测数据库,同时在光学和X射线的三个能量带,和多个时期的观察每个源,所有的~秒或更好的时间分辨率。对于第一次,我们包括一个动态互相关分析,即,对交叉关联函数在观测值内如何变化的研究。我们描述了一些出现的趋势。我们包括完整的数据集的结果,并从中挑选了一些显着的关系进行进一步的讨论。我们发现,令人惊讶的形式的X射线/光学交叉关联函数,一个正相关信号之前的反相关信号,被认为是在所有的源至少在一些时间。这种行为表明,除后处理外,还有一种机制是光发射短期变化的主要驱动因素。当X射线光谱较硬时,这种行为显得更为明显。此外,我们发现互相关关系本身在时间上是不稳定的,但在强度和形式上变化很大。这一切都暗示了可以通过非线性或微分关系建模的发射组件之间的动态相互作用。
2010-08-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Interference as an origin of the peaked noise in accreting X-ray binaries
提出了吸积X射线双星X射线功率密度谱峰值噪声的物理模型。我们解释它的外观作为两个康普顿化连续的干扰:一个来自种子光子从冷薄盘和其他馈送的同步辐射的热流向上散射。这两种X射线分量的变化是由质量吸积率的波动引起的,但它们之间存在一个延迟,对应于从盘康普顿化半径到同步加速器康普顿化区域的传播时标。如果圆盘和同步加速器康普顿化是相关的,功率谱中的峰是谐波相关的,它们之间的下降出现在奇数1:3:5相关的频率处。如果它们是反相关的,则峰的相关性为1:3:5,但谷是谐波相关的。在吸积的中子星双星和超大质量黑洞中也有望观察到类似的结构。延迟可以很容易地从峰值噪声的频率恢复,并进一步用于约束的粘度参数和盘的高度半径比$α(H/R)^2$的吸积流的组合。我们对黑洞X射线双星GX 339 $-$ 4和XTE J1748 $-$ 288的多峰功率谱进行了建模,以约束这些参数。
2016-10-03 astro-ph.HE
A Model for the Correlation of Hard X-ray Index with Eddington Ratio in Black Hole X-ray Binaries
观测结果表明,在黑洞X射线双星中(含$λ=L_{\rm bol}/L_{\rm Edd}$),$λ\gtrsim 0.01$的Eddington比$λ$与硬X射线指数$Γ$之间存在正相关,而$λ\lesssim 0.01$的$λ$与$Γ$之间存在反相关.在本文中,我们在盘冠模型的框架下,从理论上研究了$Γ$和$λ$之间的关联。我们改进的模型,考虑到所有的冷却过程,包括同步辐射和自康普顿辐射的日冕,康普顿化的软光子从底层的吸积盘,和韧致辐射。假设盘上方的日冕流在外部区域可以达到0.1的爱丁顿速率,我们计算了两相吸积流的结构和吸积速率从0.003到0.1的出射谱。结果表明,在大于$\backsim 0.01$爱丁顿速率的吸积速率下,一部分日冕气体凝结到盘中,并且内部盘可以通过凝结来维持。在这种情况下,X射线的发射主要是由软光子从日冕中的底层圆盘散射而来的。来自内盘和日冕的发射可以产生$λ$和$Γ$之间的正相关。当吸积速率低于$\backsim 0.01$ Eddington吸积速率时,内盘完全蒸发消失,吸积过程主要由ADAF控制,其中X射线辐射是由ADAF自身的韧致辐射光子和同步加速器的康普顿化产生的.来自ADAF的发射可以在$λ$和$Γ$之间产生反相关。
2012-12-08 astro-ph.HE
Electron-positron Pair Production in Global GRMHD Simulations of Black Hole Accretion Flows
JILA, University of Colorado and National Institute of Standards and Technology(科罗拉多大学JILA与美国国家标准与技术研究院);Department of Astrophysical and Planetary Sciences, University of Colorado(科罗拉多大学天体物理与行星科学系)
本研究通过全球GRMHD模拟揭示了黑洞吸积流中强子对的产生与输运机制,发现对在盘面附近接近平衡,而上部冠状体和喷流中对可能远超平衡值,对流是主要的对注入来源。
2026-02-28 astro-ph.HE gr-qc
Black hole accretion discs
这是一个介绍模型的吸积盘周围的黑洞。在介绍了描述几何薄吸积盘的结构和演化的非相对论方程之后,我们讨论了它们的稳态解,并将它们与观测进行了比较。接下来,我们详细描述的热粘性盘不稳定性模型和它的应用矮新星,它的设计和它的X射线照射盘的版本,解释了软X射线瞬态,即爆发黑洞低质量X射线双星。然后,我们转向平流吸积流到黑洞说明其行动和重要性的玩具模型描述ADAF和超薄光盘的作用。最后,我们介绍了广义相对论形式主义描述吸积盘的克尔时空。
2016-06-20 astro-ph.HE
A magnetic accretion disk-outflow model for state transition in X-ray binaries
X射线双星(XRB)爆发的硬态到软态的转变是由盘不稳定性引起的质量吸积率上升触发的。为了解释观测到的软态下硬X射线跃迁亮度和软X射线峰值亮度之间的相关性,我们构造了一个描述XRB状态跃迁的磁盘流出模型.我们假设薄盘外部的大尺度磁场是由小尺度发电机产生的磁场逆级联而成,然后由内部平流主导的吸积流(ADAF)平流输送,使一部分气体加速进入外流。在爆发期间,加热锋向内移动,并且在外盘加热锋处的场强与盘的吸积速率成正比。当磁场较强时,外流带走了内部ADAF的大部分角动量,导致ADAF的径向速度较高。这使得ADAF的临界质量吸积率随场强的增加而增加,从而导致了跃迁光度与热态峰值光度之间的相关性。我们发现中子星XRB的粘性参数$α$的值系统地高于黑洞(BH)XRB的粘性参数(BH的$α\sim 0.05-0.15$和中子星的$α\sim 0.15-0.4$)。我们的模型预测的过渡光度可能高于峰值光度提供$α$是足够高的,这是能够解释的BHXRB爆发的相当大的一部分没有达到热占主导地位的吸积状态。
2021-08-20 astro-ph.HE astro-ph.SR
A Physical Link Between Jet Formation and Hot Plasma in Active Galactic Nuclei
最近的观测表明,在黑洞X射线双星喷流/外流的形成有关的热等离子体在附近的黑洞,无论是在一个对流为主的吸积流在低吸积率或在高吸积率的盘冠的形式。我们测试的可行性,这种情况下的超大质量黑洞使用两个样本的活动星系核区分的存在(无线电强)和不存在(无线电弱)的准直,相对论性射流。每一个都集中在一个狭窄的范围内的黑洞质量,但跨越一个非常广泛的爱丁顿比,有效地模拟,在一个统计的方式,一个单一的黑洞的行为演变跨越一个广泛的传播吸积状态。射电和光学光度之间的关系表明,在爱丁顿比约为1时,高光度源和低光度源之间会突然中断,与此不同,射电发射(喷流功率的量度)随硬X射线(2-10 keV)光度连续变化,大致为L_R \propto L_X^(0.6-0.75)。这种关系,对射电弱和射电强的活动星系都成立,类似于X射线双星中的关系。喷流/外流的形成似乎是密切相关的条件,产生的热,光学薄的日冕发射与吸积流,无论是在制度的低和高吸积率。
2013-05-01 astro-ph.HE
Accretion disc winds in X-ray binaries
Instituto de Astrofísica de Canarias(加那利天体物理研究所);Universidad de La Laguna(拉古纳大学);European Southern Observatory (ESO)(欧洲南方天文台);University of Durham(杜伦大学);INAF–Osservatorio Astronomico di Brera(意大利国家天体物理研究所布里耶拉天文台);Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik(马克斯·普朗克地外物理研究所);Università degli Studi dell’Insubria(因苏布里亚大学);Osaka University(大阪大学)
本文综述了X射线双星吸积盘风的观测特性,探讨了低离子化和高离子化风的区别及其与吸积大气的联系,以及未来观测设施对研究的推动。
2026-04-29 astro-ph.HE
Wide nutation: binary black-hole spins repeatedly oscillating from full alignment to full anti-alignment
在2PN黑洞的二元自旋进动的框架内,我们探讨的配置中的两个自旋振荡从被完全对齐的轨道角动量被完全反对齐与它在一个单一的进动周期。这种“宽章动”是黑洞双星自旋章动普遍现象的极限。重要的是,大章动发生在短的岁差时间尺度上,它不是由引力波辐射反应引起的长期效应。因此,当进入这些特殊构型之一时,这些双星的自旋会反复翻转。具有总质量$M$、质量比$q$和质量较大(较小)的黑洞的无量纲自旋$χ_1$($χ_2$)的双星被允许在双星间隔$r \leq r_{\rm wide} \equiv [(q χ_2 - χ_1)/(1-q)]^2 M$处进行宽章动。更可能广泛章动的源具有相似的质量和接近零的有效自旋。
2019-04-15 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Spectral Models for Low-luminosity Active Galactic Nuclei in LINERs: The Role of Advection-dominated Accretion and Jets
通过模拟12个低光度活动星系核(LLAGN)在低电离核发射线区(LINER)的光谱能量分布(SED),对低光度活动星系核(LLAGN)吸积流和喷流的物理性质进行了探索性研究。这些SED是我们从黑洞附近的高分辨率无线电、X射线和光学/紫外线观测中构建的。我们采用了一个吸积-喷流耦合模型,该模型包括一个内部对流主导的吸积流(ADAF)和一个外部标准薄盘。我们提出了最适合的模型,其中无论是ADAF或射流占主导地位的X射线发射。在我们的样本中的六个源显示相对于ADAF和喷气模型的光学紫外线过剩,这种过剩可以解释为从截断盘的发射与过渡半径30-225 Rs在其中四个。在几乎所有的光源中,光辐射也可以归因于质量约为1 E7 - 1 E8 Msun的未分辨的老星团。我们发现的吸积率和喷流功率之间的相关性和反相关的射电响度和吸积率的证据。我们证实了以前的研究结果,无线电发射是严重低估ADAF模型和解释的相对论性喷流。我们发现的X射线和热光度和轻微的红外过量的平均模型SED相比,类星体之间的非线性关系的证据。我们认为,硬度的X射线光谱可以用来识别X射线发射机制和讨论的方向,在理解的X射线的起源进展。
2013-12-06 astro-ph.CO astro-ph.HE
A geometric template bank for the detection of spinning low-mass compact binaries with moderate orbital eccentricity
针对准圆形模板库漏检中等偏心率旋转BNS/NSBH信号的问题,本文基于TaylorF2Ecc和全局平坦度量构建首个纳入质量、自旋与偏心率的几何模板库,将漏检率降至6%以下。
2025-02-04 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Eternal binaries
本文研究腔内粒子绕致密天体运动的二体问题,证明存在自力消失的永恒圆周轨道,并发现腔模在强耦合或近共振条件下可引发混沌,对反德西特时空及暗物质晕内双星演化具有启示意义。
2023-04-11 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
On the relationship between circumstellar disc size and X-ray outbursts in Be/X-ray binaries
本文介绍了5个Be/X射线双星的H $α$长期监测结果,以研究Be盘的尺寸变化及其对II型(巨)X射线爆发的影响。这项工作是在粘性decretion光盘模型的上下文中进行的,该模型预测,在二进制系统中的磁盘被截断的共振扭矩引起的中子星在其轨道上。我们的观察结果表明,II型爆发是不相关的(也不反相关)与光盘的大小,因为它们被认为是发生在相对较小和较大的被盘半径。我们讨论这些意见的背景下,交替的解释是光盘的行为,如岁差,伸长率和密度的影响,并与我们的光盘大小估计的局限性认知。
2016-09-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
Gravitational-wave detectability of equal-mass black-hole binaries with aligned spins
双黑洞系统的自旋对齐或反对齐的轨道角动量提供了自然的基础,开始详细研究的影响,强场自旋效应的引力波观测的合并双星。此外,这样的系统可能是一般超大质量双黑洞系统的螺旋的优选终态。有鉴于此,我们计算了一个大的等质量黑洞的自旋平行于轨道角动量,但在其他任意的二元系统的螺旋和合并。我们的注意力特别集中在引力波发射上,以便量化自旋效应对信噪比、视界距离以及质量和探测器的代表性范围的相对事件率的贡献。正如预期的那样,信噪比随着总黑洞自旋在轨道动量方向上的投影而增加。我们发现,与轨道角动量对齐的最大自旋的等自旋双星是“三倍以上的响亮”的反对齐自旋的相应的二进制文件,从而对应的事件率高达30倍。我们还考虑了不同自旋组态之间的波形失配,发现在我们的数值精度范围内,自旋相反的双星S_1=-S_2不能区分,而自旋为S_1=S_2的双星有明显不同的引力波发射。最后,我们导出了一个简单的引力波辐射能量的表达式,发现双星的辐射效率E_rad/M > 3.6%,当双星自旋与轨道角动量一致时,辐射效率E_rad/M可达10%.
2010-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
What we can learn from multi-band observations of black hole binaries
LIGO/Virgo引力波(GW)干涉仪迄今已探测到10个合并的黑洞(BH)双星,其中一些质量比预期大得多。处于观测质量范围高端的恒星质量BH双星(具有“啁啾质量”${\cal M} \gtrsim 25 M_{\odot}$)应该在这些双星被地面GW探测器发现之前数年就可以被空间GW观测站探测到。本白皮书讨论了当空间和地面上的仪器观测到相同的双星时所产生的一些协同效应。我们考虑中等质量的黑洞双星(总质量$M \sim 10^2 -10^4 M_{\odot}$)以及恒星质量的黑洞双星。我们说明如何结合空间和地面的数据集可以打破简并,从而提高我们的理解二进制的物理参数。虽然早期的工作主要集中在天基观测站如何准确预测何时在地面上观察到一些合并,但反过来也很重要:陆基探测将使我们能够“更深入地挖掘”存档的天基数据,以自信地识别信噪比最初低于阈值的黑洞螺旋,从而使在两个波段中观察到的双星数量增加$\sim 4 - 7$。
2019-03-10 astro-ph.HE gr-qc
The Evolution of Inclined Binary Black Holes in the Disks of Active Galactic Nuclei
本文首次通过三维高分辨率局部剪切盒流体力学模拟,研究AGN盘内不同倾角双黑洞的演化,发现逆行双星收缩更快且会被驱动至共面,并穿越可激发大偏心率的倾角区间,从而可能促进并合。
2023-10-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
Neutron Star - White Dwarf Binaries: Probing Formation Pathways and Natal Kicks with LISA
本文利用双星族群合成预测LISA可探测约百个中子星-白矮星双星,并表明其偏心率和啁啾质量分布可用于研究中子星诞生踢动与公共包层演化,同时探讨了射电对应体识别前景。
2024-04-09 astro-ph.HE gr-qc
Evolutions of unequal mass, highly spinning black hole binaries
我们演化出一个二元黑洞系统,其质量比为$q=m_1/m_2=2/3$,自旋分别为$S^z_1/m_1^2=0.95$和$S^z_2/m_2^2=-0.95$,其中大黑洞的自旋与轨道角动量$L^z$反对齐,小黑洞的自旋与$L^z$对齐。这种配置被选择来测量非旋进双星的残余黑洞的最大反冲。我们发现残余黑洞的反冲速度为500 km/s,这是数值模拟所记录的最大值。残余质量、自旋和重力波形峰值亮度和频率也为源建模提供了参数空间中的有价值的点。
2017-11-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
A synchrotron self-Compton -- disk reprocessing model for optical/X-ray correlation in black hole X-ray binaries
通过高时间分辨率的光学/X射线同步观测,对X射线双星发射机制的物理图象提出了质疑。在三个黑洞双星中观测到的两个能带的光变曲线似乎是相连的,互相关联函数呈现复杂的形状。它们显示了在X射线峰值之前几秒钟的光发射下降和在X射线峰值之后的光学耀斑。这种行为不能用标准光发射候选者(例如,来自冷的吸积盘或喷流的发射)。我们提出了一个新的模型,它解释了宽频带的X射线光谱和可变性的性质。我们认为光辐射由两部分组成:来自热吸积流中非热电子的同步辐射和X射线在吸积盘外部再加工产生的辐射。第一个分量与X射线是反相关的,而第二个分量是相关的,但相对于X射线是延迟和模糊的。这些成分的相互作用解释了交叉关联函数的复杂形状、光功率谱密度的特征以及时间滞后。
2011-06-27 astro-ph.GA astro-ph.HE
Observational signatures of neutron stars in low-mass X-ray binaries climbing a stability peak
在Gusakov、Chugunov和Kantor(2014)最近的论文中,提出了一种描述低质量X射线双星中快速旋转中子星演化的新方案。这种情况解释了在某些特定的恒星内部温度(“共振温度”)下,正常r模与超流惯性模的共振相互作用。这种相互作用的结果在增强阻尼的r模式和外观的“稳定性峰”的温度-自旋频率平面,分裂的r-模式的不稳定性窗口附近的共振温度。这种情况表明,热的和快速旋转的NS花费了它们生命中的大部分时间爬上这些山峰,特别是现在在那里被观察到。我们详细分析了这一建议可能的观测签名。特别是,我们表明,这些对象可能会表现出“反毛刺”-突然频率跳跃的时间尺度上的小时,月。
2015-12-09 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc