The truncated and evolving inner accretion disc of the black hole GX 339-4
在低/硬状态下，恒星质量黑洞吸积的性质仍然没有得到解决，一些证据表明，内部吸积盘被截断，并被热流所取代。然而，相对论加宽的铁发射线的检测，即使在相对较低的光度，似乎需要一个吸积盘完全延伸到其最里面的稳定的圆形轨道。然而，对这些特征进行建模非常容易受到简并的影响，这很容易使任何解释产生偏差。我们提出了第一个系统的研究Fe线区域跟踪如何内吸积盘演化的低/硬态的黑洞GX 339 $-$ 4。我们的四次观测显示Fe线的增宽超过了两个光度量级，我们用它来跟踪盘内半径的任何变化。我们发现，光盘延伸更接近黑洞在更高的光度，但在整个低/硬态，这使得黑洞自旋估计不准确的结果是一致的，在这些阶段的爆发。此外，我们表明，我们的谱内盘半径估计的演变非常接近对应的傅立叶功率谱中的断裂频率的趋势，支持在硬态截断和不断发展的光盘的解释。
2014-10-21 astro-ph.HE
Jets and the Accretion Flow in Low Luminosity Black Holes
低/硬态黑洞双星的X射线谱首先随着通量的减小而变硬，然后变软。这种行为的变化已经被不同地归因于X射线从在流中产生切换到由射流主导，或者流将来自盘的种子光子切换到来自回旋同步加速器的自生种子光子。在这里，我们建立了一个简单的截断盘，热内流，加上标准的锥形同步加速器射流模型，探索这预测的X射线发射机制作为质量吸积率的函数。我们发现，X射线光谱指数的变化可以定量地（而不仅仅是定性地）解释的种子光子开关在热流中，即这支持的X射线总是由热流产生的模型。相比之下，标准锥形射流模型与热流一样辐射效率低，因此在X射线产生机制中没有与$\dot{m}$的过渡。包括电子冷却的影响可以使喷射X射线随着吸积率下降得更慢，从而超过来自热流的X射线，但这会在射电X射线相关性中产生相应的变化，但没有观察到。我们认为，不间断的无线电-X射线相关性下降到静止排除了喷气过渡模型作为解释的趋势，X射线光谱指数。我们最喜欢的模型是一个截断的圆盘，里面有一个热的，辐射效率低下的流动，总是占主导地位的硬X射线，再加上一个圆锥形的同步加速器喷流，产生无线电发射。然而，即使这样在低$\dot{m}$下也有问题，因为低光学深度和流动的高温意味着康普顿谱不能很好地近似于幂律。这表明需要一个更复杂的模型，在热流中的电子分布。
2013-07-10 astro-ph.HE
Hot accretion flow with radiative cooling: state transitions in black hole X-ray binaries
利用二维轴对称流体动力学模拟方法，研究了不同参数下黑洞X射线双星的状态跃迁。对于热吸积流中的辐射冷却，我们在动力学中自洽地考虑了韧致辐射、同步辐射和同步辐射自康普顿化。我们的主要结果是，当吸积速率达到一个临界值$\dot M \sim 3α \dot M_{\rm Edd}$时，状态转变发生，超过这个临界值，冷而致密的团簇/簇状结构形成，嵌入在热气体中。我们认为，这种模式可能对应于所提出的两相吸积模型，这可能是负责的黑洞X射线双星的中间状态。当吸积速率足够高时，团块/碎屑结构逐渐合并并沉降到中平面上。最终吸积几何转化为盘冠配置。总之，我们的结果是一致的截断吸积的情况下的状态转变。
2016-04-08 astro-ph.HE
A full spectral-timing model to map the accretion flow in black hole binaries: the low/hard state of MAXI J1820+070
在低/硬态的黑洞双星吸积流的性质和几何是目前有争议的。虽然大多数属性一般在截断盘/热内流模型中解释，但在铁线周围检测到的广泛残留物表明来自未截断盘的强相对论效应。由于光谱拟合本身有些退化，我们将其与快速X射线变异性中的附加信息相结合，并对MAXI J1820+070的明亮低/硬状态的NICER和NuSTAR数据进行了完整的光谱时序分析。我们模型的可变性与传播的质量吸积率波动相结合的两个单独的电流的见解：热流是光谱不均匀的，有一个不连续的跳跃，在粘性的时间尺度之间的热流和可变盘。我们的模型自然地给出了双峰形状的功率谱，并在第二个峰的能量增加高频可变性。包括反射和再处理从一个光盘截断在几十个引力半径定量再现开关的滞后频谱，从硬滞后软在低频率（通过可变流传播）的软滞后硬在高频率（混响从硬X射线连续照明光盘）。热流动的粘性时间尺度来自模型，我们展示了如何可以用来观测测试的想法有关的起源的射流。
2022-01-13 astro-ph.HE
Modelling variability in black hole binaries: linking simulations to observations
黑洞吸积流显示出快速的X射线变化。对于宽带噪声和准周期振荡，其功率谱密度（PSD）通常由多个洛伦兹函数的唯象模型拟合。我们之前的论文（Ingram & Done 2011）开发了PSD的第一个物理模型，并将其与观测数据相拟合。这是基于相同的截断盘/热的内部流动几何形状，可以解释相关的性能的能量谱。这假定宽带噪声来自于热流中质量吸积速率的传播涨落，而QPO则是由同一热流的整体Lense-Thirring进动产生的。在这里，我们开发了这个模型，并做出了一些重大改进。首先，我们指定的粘性频率（相当于，表面密度）在热流具有相同的形式，从数值模拟的旋进，倾斜吸积流测量。其次，我们改进了用于将模型与数据拟合的统计技术。我们重新分析PSD从1998年上升到爆发的XTE J1550-564与我们的新模型，以评估这些变化的影响。我们发现，推导出的热流外半径（由截断盘的内半径设置）是相当相似的，在整个爆发上升从~68-13 Rg。然而，我们的新模型的更多物理假设也允许我们限制流动的尺度高度。这随着流动的外半径减小而减小，正如从光谱演变所预期的那样。随着截断半径扫入，光谱随冷却的增加而变陡，因此气流的气压支持降低。新的模型propfluc在xspec光谱拟合包中可用。
2011-08-03 astro-ph.HE
Effect of geometrically thin discs on precessing, thick flows: Relevance to type-C QPOs
C型准周期振荡（QPO）是X射线双星系统在硬谱态时最常观测到的低频QPO。这些QPO的主要模型是热的、几何上厚的吸积流的透镜-瑟林进动，该吸积流相对于黑洞自旋轴不对准。然而，迄今为止所做的工作都没有考虑到周围的几何薄盘对这种进动的影响，就像硬态的截断盘图片中的情况一样。为了解决这一问题，我们进行了一组GRMHD模拟截断光盘与其中心黑洞的自旋轴错位。我们的研究结果证实，内部热流仍然进行进动，虽然在一个速度，只有5%的预测是一个孤立的，进动环面。我们发现，外部，薄和内部，厚盘之间的角动量的交换导致这种慢下的进动速率，并讨论其相关性的C型QPO。
2022-10-06 astro-ph.HE
Truncated accretion discs in black hole X-ray binaries: dynamics and variability signatures
观测到黑洞X射线双星（BH-XRB）在不同的能量范围和时间尺度上具有不同的特征。BH-XRB中不同光谱态的物理起源及其与吸积盘的关系仍然是难以捉摸的。为了研究BH-XRB爆发过程中的中间态，我们采用广义相对论磁流体动力学（GRMHD）框架，在轴对称和自适应加密网格下模拟了克尔黑洞周围的截短吸积盘。此外，我们还进行了辐射转移计算，了解光盘动力学的影响，对排放。动力学上，截断吸积盘的内边缘以准周期方式振荡（QPO）。$(ν_{\rm QPO, max})$的QPO振荡频率随磁场强度和磁电阻率的增大而增大。然而，随着截断半径增加，$ν_{\rm QPO, max}$减小。在我们的仿真模型中，频率在$7\times(10M_{\odot}/M_{\rm BH})$ Hz $\lesssimν_{\rm QPO, max}\lesssim20 \times (10M_{\odot}/M_{\rm BH})$ Hz之间变化，这在低频QPO的范围内。我们进一步发现在振荡过程中的高吸积阶段的瞬态冲击的证据。这样一个短暂的激波就像一个延伸的热激波后日冕，围绕着黑洞，对黑洞的辐射特性产生影响。辐射转移的计算表明，这些振荡的调制形式的吸积盘的边缘增亮结构的签名。
2022-10-18 astro-ph.HE
Formation of Overheated Regions and Truncated Disks around Black Holes; Three-dimensional General Relativistic Radiation-magnetohydrodynamics Simulations
利用三维广义相对论辐射磁流体动力学模拟了恒星质量黑洞周围的吸积流，发现相对冷的盘（$\gtrsim 10^{7}$ K）在黑洞附近被截断.在截断半径内出现热的和较低密度的区域，其气体温度为$ \gtrsim 10^9$ K并且比辐射温度高十倍以上（过热区域）。过热区也出现在盘的上方和下方，并夹在冷盘之间，导致有效的康普顿上散射。截断半径是$\dot{M} \sim L_{\rm Edd}/c^2$的$\sim 30 r_{\rm g}$，其中$r_{\rm g}, \dot M, L_\mathrm{Edd}, c$是引力半径、质量吸积率、爱丁顿光度和光速。我们的结果是一致的观察非常高的状态，即截断盘被认为是嵌入在热稀薄区域。随着质量吸积率$\dot{M} \sim 100 L_{\rm Edd}/c^2$的增加，截断半径向内移动到$\sim 10 r_{\rm g}$，这非常接近于最内侧的稳定圆形轨道。这个模型对应于超薄磁盘状态观察到的超发光X射线源。尽管康普顿冷却有效地降低了气体温度，但过热区会缩小，但在$\dot{M} \lesssim 100L_{\rm Edd}/c^2$范围内，双晶结构并没有消失。我们的模拟还表明，在过热区域的气体温度取决于黑洞的自旋，这将是由于有效的能量传输从黑洞到磁盘通过坡印廷通量，导致气体加热。
2016-05-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Truncated, Tilted Discs as a Possible Source of Quasi-Periodic Oscillations
本文通过GRMHD模拟分析倾斜截断吸积盘，发现盘的不对齐激发内部热流额外变率，产生垂直振荡，从而解释高频QPO，表明不对齐是产生QPO的关键。
2023-12-22 astro-ph.HE gr-qc
Reverberation Reveals the Truncated Disc in the Hard State of GX 339-4
黑洞双星中硬态的性质和几何是有争议的。宽带连续光谱和快速变化特性可以用一个模型来解释，其中内盘蒸发成几何上厚的热流。然而，这些模型受到了持续探测到的一条极宽的铁线的挑战，这要求圆盘向下延伸到高自旋黑洞的最后一个稳定轨道。如果康普顿化连续谱是多组分的而不是单一温度的，那么这个线宽可以大大减小，但是这样的模型是高度简并的。在这里，我们展示了一个特定的模型的径向分层连续耦合到一个模型的传播波动，适合一些最好的硬态数据从GX 339-4。这种全谱定时模型可以拟合时间平均谱、不同能带中的功率谱以及这些频带之间的频率相关滞后。对于第一次，我们还包括光盘混响，并表明，这个相同的频谱定时模型成功\textit{predicts}的滞后能量谱的所有时间尺度。这给出了一种更鲁棒的方法来确定盘的内径，该内径为$20~R_g$阶，即被显著截断。这为利用快速变率谱定时数据追踪所有状态下黑洞双星的源几何开辟了道路。
2020-01-07 astro-ph.HE
The hot accretion flow evolution in the black hole X-ray binary MAXI J1348-630
本文分析了MAXI J1348-630的X射线爆发数据，揭示了盘-日冕-喷流耦合演化过程，发现日冕包含冷稠密物质与热气体两相且高温区冷却迅速，强射电辐射支持磁塔喷流机制。
2025-03-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
Analysis of NuSTAR and Suzaku observations of Cyg X-1 in the hard state: evidence for a truncated disc geometry
硬态黑洞X射线双星吸积流的几何形状，特别是盘内边缘的位置，近年来一直是激烈争论的主题。我们通过对NuSTAR和朱雀在硬态下对天鹅座X-1的同时观测进行光谱研究来解决这个问题。同样的数据以前被分析过，并通过一个含有混合电子的灯柱进行建模，该灯柱位于非常接近地平线的位置，其发射入射到周围的圆盘上，该圆盘几乎延伸到最里面的稳定圆形轨道。我们重新分析了事件连续模型，并表明，它遭受缺乏物理自洽性。尽管如此，该模型提供的数据的良好拟合表明，真实的连续体具有相似的形状。我们发现它具有较强的软X射线过剩低于几千电子伏，我们作为一个软热康普顿化组件模型，除了主要的硬热康普顿组件。这个连续模型与反射的两个组件产生的整体最低的$χ^2$和具有一个热的内部吸积流和光盘截断在$\simeq$ 13- 20引力半径的几何形状。另一方面，我们也发现了光谱解决方案与灯柱在一个大的高度和一个光盘，可以延伸到最innnermost稳定的圆形轨道，虽然有点统计上更差。总的来说，我们发现拟合截断半径取决于假设的连续和几何形状。
2017-09-02 astro-ph.HE
High-Frequency and Type-C QPOs from Oscillating, Precessing Hot, Thick Flow
最近的研究表明，在低质量，黑洞X射线双星（LMXB）的高频准周期振荡（QPOs）和低频，C型QPO之间的明显相关性的动机，我们探索一个模型，解释所有三个QPOs的振荡，旋进热流在截断盘几何形状。我们的模型倾向于将两个高频QPO归因于热厚流的呼吸和垂直周转频率模式，尽管我们不能排除开普勒和m=-1径向周转模式，但这两个高频QPO通常以接近3：2的频率比发生。在任何一种情况下，C型QPO都归因于岁差。QPO的相关性来自于所有三个频率都与相同的几何结构相关联的事实。虽然精确的QPO频率对黑洞的质量和自旋很敏感，但它们在爆发过程中的演化主要与几何上薄的光学厚盘和内部热流之间的截断半径有关。我们表明，在LMXB GRO J1655-40的情况下，该模型可以解释所有三个QPO的一个同时观测，并且该模型的外推似乎与三个分量中只有两个分量的低频观测相匹配。因此，该模型可能能够使用单个简单几何模型的特性来统一多个QPO观测。
2016-06-17 astro-ph.HE
Energy spectra of X-ray quasi-periodic oscillations in the Lense-Thirring precession model
我们模拟了热内流的Lense-Thirring进动产生的准周期振荡（QPOs）的能量依赖性。我们使用一个完全三维的蒙特卡罗程序来计算康普顿散射通量所产生的热内流拦截种子光子从外部截断标准盘。旋进环面相对于视线的方向变化产生了观测到的X射线通量的调制。我们考虑两种情况的岁差。首先，我们假设旋进轴垂直于外盘平面。在这种情况下，冷盘和热环面的相对几何形状在进动期间不改变，因此发射光谱不改变，并且调制仅仅是由于改变视角。在第二种情况下，旋进轴线相对于外盘平面倾斜。这导致热流和冷等离子体的相对几何形状的变化，可能导致等离子体温度的变化，从而产生额外的光谱可变性，其与由于视角变化而引起的变化相结合。
2016-10-25 astro-ph.HE
A truncated inner disc in the Seyfert 1 galaxy WKK 4438
了解吸积盘是否以及何时向下延伸到最内层稳定圆轨道（ISCO）是很重要的，因为这是测量黑洞自旋背后的基本假设。在这里，我们检查了2013年和2018年NuSTAR和Swift窄线Seyfert 1星系WKK 4438的数据（0.5 - 50 keV）。X射线辐射可以很好地与描述日冕和起源于低自旋（a* ~ 0）黑洞周围圆盘的模糊反射的模型拟合。然而，这样的模型导致一些参数的非常规值（例如，倒置的发射率分布和高日冕高度）。或者，如果圆盘在约10 rg处被截断，而黑洞在索恩极限（a* = 0.998）处旋转，也可以实现同样好的拟合。在这些情况下，模型参数是一致的解释，日冕是位于中央靠近黑洞和照明盘在更大的距离。
2022-07-05 astro-ph.HE
Effects of Radiation Field Geometry on Line Driven Disc Winds
我们研究线驱动风的模型具有不同的径向强度剖面：标准Shakura-Sunyaev辐射薄盘，均匀强度盘和截断盘驱动辐射切断在一定的半径。我们发现，全球外流的性质主要取决于总系统的光度，但截断光盘可以推出流出$\sim 2$倍更高的质量通量和$\sim 50\%$更快的流出速度比非截断光盘相同的总辐射通量。截断半径内的流线基本上不受影响，并携带与非截断模型相同的动量通量，而那些远离截断半径的流线实际上没有携带外流，因为局部辐射力太弱，无法将物质垂直地从圆盘上抬起。在截断半径附近，由于在较大半径处气体/辐射的压力/辐射支持的损失，流动变得更加径向。这些模型表明，线驱动的外流是敏感的几何形状的辐射场驱动它们，激励需要自洽盘/风模型。
2018-08-07 astro-ph.HE
Simultaneous independent measurements of a truncated inner accretion disc in the low/hard state of GX 399$-$4
我们目前的结果，从最近的三个XMM牛顿观测GX 339 $-$ 4在低/硬状态，在一个明亮的（峰值$\sim 0.05$ L $_{\rm Edd}$）失败的爆发衰变。独特的是，这是第一次使用成像模式对该源进行XMM-牛顿EPIC-pn观测，这显着提高了手头数据的质量。特别是，由于更大的可用带通，这允许对热吸积盘组件和光电吸收水平进行前所未有的约束。利用加宽的Fe K $α$谱线和吸积盘分量同时测量了吸积盘的内径。这两种方法一致，并且在三个时期内测量的半径显示出良好的一致性。我们发现，内半径是在20-30 $r_{\rm g}$，增加了越来越多的直接证据截断的内部吸积盘在低/硬状态。
2014-11-26 astro-ph.HE
Evolution of the hot flow of MAXI J1543-564
我们提出了一个光谱和时间分析的黑洞候选人MAXI J1543-564在其2011年爆发。正如以前的工作所示，源遵循黑洞爆发的标准演化。在爆发的上升阶段，我们检测到一个突然的变化与B型准周期振荡（QPO）的发生相关的定时行为。这个QPO和同时检测到的无线电发射标志着硬和软中间状态之间的过渡。我们拟合功率谱的上升阶段的爆发，使用最近提出的模型propfluc。这假设一个截断盘/热的内流几何形状，质量吸积率波动传播通过旋进内流。我们链接propfluc物理参数的现象学多洛伦兹拟合参数。决定QPO频率的物理参数是截断半径，而宽带噪声特性也受到流的径向表面密度和发射率分布的影响。在爆发上升中，我们发现截断半径从$r_o \sim 24$减小到$10 R_g$，并且表面密度的增加速度快于质量吸积速率，正如先前对XTE J1550-564的报道。两个软的中间状态的观测不能与propfluc拟合，我们认为，它们是一致的喷射的物质从内部区域的流在喷流或吸积这些地区进入BH地平线，解释QPO频率下降和抑制宽带的变化，优先在高能量波段与射电耀斑。
2014-03-10 astro-ph.HE
Black hole spin-down by truncated disc emission
对于辐射效率低的圆盘，辐射俘获对黑洞旋转演化的影响可以忽略不计.对于标准的薄圆盘模型，这是一个轻微的，但潜在的重要影响，导致平衡自旋参数值约为0.998。然而，对于光学薄的圆盘，被黑洞捕获的圆盘辐射的比例大约是两倍。在一些圆盘辐射模型中，吸积流的内部是光学上薄的、对流主导的流，并且薄圆盘在某个过渡半径R_{tr}处结束。储存在被捕获的辐射中的圆盘的热能在该半径处被释放。在这个径向光球层释放的辐射的角分布有利于它被黑洞捕获。当吸积率接近临界值时，圆盘截断半径为（2. 4)GM/c^2，辐射捕获在使黑洞向下旋转时是最有效的，这可能导致a_{eq} ~ 0.996。0.997或更小，取决于质量吸积率。对于耗散能为常数ε的吸积流，只要1- a_{eq} << 1，平衡Kerr参数服从关系1-a_{eq} \propto ε^{3/2}.在最后稳定轨道附近偏离开普勒定律超过1时，辐射俘获效应将占主导地位。百分之二
2013-03-21 astro-ph.HE
Evidence for a Truncated Accretion Disc in the Low Luminosity Seyfert Galaxy, NGC 7213?
本文给出了低光度塞弗特星系NGC 7213的宽波段0.6-150 keV朱雀和雨燕BAT光谱。时间平均的连续辐射很好地符合光子指数γ = 1.75的单一幂律，并且考虑到费米通量极限，我们将高能截止限制为350 keV < E < 25 MeV。在Suzaku谱中强烈地探测到6.39 keV近中性铁K_α和高电离铁Fe_（xxv）和Fe_（xxvi）的线发射，进一步证实了Chandra和XMM-Newton的观测结果。我们发现Fe_（xxv）和Fe_（xxvi）发射的质心能量分别为6.60 keV和6.95 keV，后者在朱雀谱中似乎是可分辨的。结果表明，Fe_（xxv）和Fe_（xxvi）的发射可以由柱密度为N_（H）~ 3 × 10^（23）cm^（-2）的高度光电离等离子体产生。康普顿反射分量，例如，起源于光学厚度的吸积盘或康普顿厚度的环面，在这个活动星系核中要么非常弱，要么不存在，对着X射线源< 1 sr，与以前的发现一致。事实上，没有中性或电离康普顿反射加上缺乏任何相对论性的铁K签名的频谱表明，一个内部的，光学厚吸积盘是不存在的这个来源。相反，吸积盘可以被截断，内部区域可能被康普顿薄辐射无效吸积流所取代。因此，Fe_（xxv）和Fe_（xxvi）发射都可能起源于电离物质，可能位于热的内流和冷的截断吸积盘之间的过渡区，距离黑洞大约10^（3）- 10^（4）引力半径。未分辨的…
2010-06-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
