目錄
前言
譯者序
本書大綱
第1章緒論1
1.1 吸積能的歷史淵源1
1.1.1 宇宙中的能源 1
1.1.2 類星體的發(fā)現(xiàn) 3
1.1.3 類星體的能量 4
1.2吸積盤
圖景——活動的宇宙.6
1.2.1 理論家們 7
1.2.2 吸積盤的概念 8
1.2.3 引力發(fā)電站12
1.3吸積供能的天體——對觀測的綜述 12
1.3.1 恒星形成區(qū)13
1.3.2 激變變星15
1.3.3含有中子星的X射線雙星19
1.3.4包含黑洞的X射線雙星 21
1.3.5 活動星系核28
參考文獻(xiàn)34
第2 章與吸積相關(guān)的物理過程38
2.1 愛丁頓光度38
2.1.1 愛丁頓光度的推導(dǎo)38
2.1.2 超愛丁頓光度40
2.2 邦迪吸積 41
2.2.1 基本方程41
2.2.2 聲速和臨界點(diǎn)42
2.2.3 馬赫數(shù)和奇異點(diǎn)分析43
2.3 黏滯過程 45
2.3.1 轉(zhuǎn)動盤的最低能量態(tài)45
2.3.2 盤中的黏性48
2.4 相對論效應(yīng)50
2.4.1 牛頓類比50
2.4.2 偽牛頓勢53
參考文獻(xiàn)58
第3 章經(jīng)典模型59
3.1 黏性吸積盤59
3.1.1 黏滯擴(kuò)散的基本方程59
3.1.2 黏滯擴(kuò)散的例子61
3.2 光學(xué)厚盤 63
3.2.1標(biāo)準(zhǔn)Shakura-Sunyaev模型 63
3.2.2 盤的能量67
3.2.3 穩(wěn)態(tài)盤結(jié)構(gòu)69
3.2.4 熱平衡曲線71
3.2.5 盤黑體譜74
3.2.6 盤的線譜76
3.3 光學(xué)薄盤 79
3.3.1 Shapiro-Lightman-Eardley 盤 79
3.3.2 平衡結(jié)構(gòu)81
3.3.3 高能譜81
3.4 幾何厚環(huán) 82
3.4.1 環(huán)的基本結(jié)構(gòu)84
3.4.2 環(huán)的連續(xù)譜87
3.4.3 環(huán)的線譜88
3.5 相對論性標(biāo)準(zhǔn)盤.89
3.5.1 相對論性盤的基本方程.90
3.5.2 相對論性盤的結(jié)構(gòu)94
3.5.3 連續(xù)譜96
3.5.4 線譜 100
3.6 吸積盤中的輻射102
3.6.1 均勻盤中的輻射能流102
3.6.2 電子散射效應(yīng)和康普頓化105
3.7 輻照盤107
3.7.1 輻照效應(yīng)的光度 108
3.7.2 輻照加熱率 109
3.7.3 輻照盤的徑向結(jié)構(gòu)111
3.7.4 輻照盤的譜 114
參考文獻(xiàn) 115
第4 章長期不穩(wěn)定性和熱不穩(wěn)定性119
4.1 長期不穩(wěn)定性 119
4.1.1 基本方程 120
4.1.2 負(fù)擴(kuò)散 121
4.1.3 不穩(wěn)定性判據(jù) 122
4.2 熱不穩(wěn)定性 124
4.2.1 基本方程 124
4.2.2 熱力學(xué)行為 125
4.2.3 穩(wěn)定性判據(jù) 125
4.3 M-Σ和T -Σ平面上的穩(wěn)定性研究126
4.4 穩(wěn)定性判據(jù)的數(shù)學(xué)推導(dǎo) 128
4.4.1 基本方程 129
4.4.2 擾動 130
參考文獻(xiàn) 134
第5 章矮新星型不穩(wěn)定性135
5.1 熱電離不穩(wěn)定性135
5.1.1 X 射線新星的兩個旗鼓相當(dāng)?shù)哪Ｐ?35
5.1.2 氫的部分電離 136
5.1.3 對流盤的垂向積分138
5.1.4 局域的極限環(huán)行為140
5.2 X 射線新星盤的時間演化 145
5.2.1 不穩(wěn)定盤的整體演化145
5.2.2 光變曲線 146
5.2.3 基本的譜變化 151
5.2.4 輻照的影響 152
5.3 寧靜態(tài)發(fā)射線的形成154
5.3.1 光學(xué)薄盤 154
5.3.2 來自盤大氣的發(fā)射線156
5.3.3 總結(jié)：盤不穩(wěn)定性模型 157
參考文獻(xiàn) 158
第6 章潮汐不穩(wěn)定性160
6.1 潮汐驅(qū)動的偏心不穩(wěn)定性 160
6.1.1 X 射線新星中的長駝峰160
6.1.2偏心盤中的3:1共振162
6.1.3 ΔP -q 關(guān)系 165
6.2 熱不穩(wěn)定性和潮汐不穩(wěn)定性的相互作用167
6.2.1 盤半徑的時變 167
6.2.2 含時的全盤計(jì)算 168
參考文獻(xiàn) 171
第7 章含有激波的穩(wěn)態(tài)盤吸積 173
7.1 黑洞吸積的拓?fù)湫再|(zhì)173
7.2 相對論性跨聲速盤吸積 175
7.2.1 基本方程 175
7.2.2 臨界點(diǎn)和它們的拓?fù)湫再|(zhì)178
7.2.3 臨界解和它們的分類179
7.3 多重駐激波 182
7.3.1 中子星 183
7.3.2 黑洞 184
7.3.3 激波的穩(wěn)定性 184
參考文獻(xiàn) 185
第8 章構(gòu)造一般模型的方程 187
8.1 基本方程和徑移的重要性 187
8.1.1 基本方程 187
8.1.2 徑移的重要性 190
8.2 單溫盤191
8.2.1 垂向積分的方程 191
8.2.2 垂向等溫盤 196
8.2.3 光學(xué)厚盤 197
8.2.4 光學(xué)薄盤 197
8.3 雙溫盤197
8.3.1 離子和電子的方程198
8.3.2 庫侖耦合 199
8.3.3 軔致輻射冷卻 200
8.3.4 同步輻射冷卻 200
參考文獻(xiàn) 201
第9 章吸積流的跨聲速性質(zhì) 202
9.1 臨界半徑處的正規(guī)性條件 202
9.1.1 基本方程和跨聲速流的類型202
9.1.2等溫盤中Tr.=.αΠ 的情形 204
9.1.3等溫盤中Tr.=αΣcT2 dlnΩ/dlnr的情形 208
9.1.4 對一般情況的評價209
9.1.5 對使用洛必達(dá)定理的評述209
9.2 跨聲速流的數(shù)值實(shí)例211
參考文獻(xiàn) 214
第10章徑移主導(dǎo)吸積流215
10.1 輻射壓主導(dǎo)盤215
10.1.1 高吸積率和徑移215
10.1.2數(shù)值模型和S形序列 220
10.2 光學(xué)薄的單溫盤 223
10.2.1 低密度盤和徑移223
10.2.2 解析模型229
10.2.3 跨聲速數(shù)值模型232
10.3 雙溫盤和輻射譜 234
10.3.1 光學(xué)薄雙溫盤模型234
10.3.2 輻射譜237
10.3.3 標(biāo)準(zhǔn)盤和徑移主導(dǎo)吸積流的對比 238
參考文獻(xiàn) 238
第11章徑移主導(dǎo)盤的熱力學(xué)行為 240
11.1 徑移主導(dǎo)盤的局域穩(wěn)定性240
11.1.1 熱穩(wěn)定性和整體擾動241
11.1.2 局域擾動的熱不穩(wěn)定性 241
11.1.3 描述局域擾動的方程243
11.1.4 熱不穩(wěn)定性的增長率244
11.1.5 湍動熱傳導(dǎo)的影響245
11.2 軸對稱擾動的含時方程246
11.3 熱吸積盤中的弛豫振蕩248
11.3.1 歷史注記249
11.3.2Tr.=.αΠ 的情形 249
11.3.3Tr.=.α(ΠgasΠ3)1/4和.α(ΠgasΠ)1/2的情形 252
11.3.4Tr.=.α0(H/r)nΠgas的情形 254
11.4 X 射線新星中的徑移主導(dǎo)流 255
11.4.1 盤不穩(wěn)定性導(dǎo)致的譜的變化 255
11.4.2 爆發(fā)循環(huán)257
參考文獻(xiàn) 260
第12章X射線光變的模型262
12.1黑洞天體的1/f光變262
12.1.1 觀測的光變特征262
12.1.21/f光變的性質(zhì)264
12.2 光變的元胞自動機(jī)模型266
12.2.1 自組織臨界性266
12.2.2 一個元胞自動機(jī)的步驟 267
12.2.3 自組織臨界態(tài)的性質(zhì)269
12.2.41/f漲落譜的產(chǎn)生272
12.2.5 關(guān)于自組織臨界性模型的一點(diǎn)注記 274
12.3 漲落和徑移主導(dǎo)盤 275
12.3.1徑移主導(dǎo)吸積流中的X射線脈沖的形成276
12.3.2 波反射277
12.3.3 具有臨界行為的徑移主導(dǎo)盤 279
12.3.4 什么觸發(fā)了擾動? 280
參考文獻(xiàn) 281
第13章盤振蕩基礎(chǔ) 283
13.1 振蕩和方程的分類 283
13.1.1 觀測的注記283
13.1.2 盤振蕩的分類284
13.1.3 基本方程287
13.2慣性-聲波和慣性-重力波289
13.2.1 N2 =0 情形的基本方程290
13.2.2 常微分方程的推導(dǎo)290
13.2.3 色散關(guān)系292
13.2.4 波和褶皺波的分類293
13.2.5 傳播區(qū)域和波的禁閉294
13.3非零Brunt-V¨ais¨al¨a頻率的效應(yīng)297
13.3.1 kr m/r 情形的色散關(guān)系297
13.3.2 kr m/r 情況下的禁閉和吸收300
13.3.3 對流模式301
13.4 單臂低頻全局振蕩 302
13.4.1n=0的單臂慣性-聲波 303
13.4.2 單臂褶皺波304
參考文獻(xiàn) 307
第14章聲波的黏滯脈動不穩(wěn)定性 309
14.1 黏滯對振蕩的影響 309
14.2 等溫盤中的不穩(wěn)定性判據(jù)310
14.2.1 描述擾動的方程310
14.2.2 不穩(wěn)定性判據(jù)311
14.3 不穩(wěn)定性判據(jù)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)314
14.4 描述拉格朗日擾動的方程314
14.4.1 一般穩(wěn)定性判據(jù)316
14.4.2 軸對稱振蕩317
14.4.3 非軸對稱振蕩319
參考文獻(xiàn) 320
第15章吸積盤內(nèi)區(qū)的聲波擾動321
15.1 聲速點(diǎn)和不穩(wěn)定性的類型321
15.1.1 基本方程321
15.1.2 局域化在聲速點(diǎn)附近的聲波擾動 323
15.1.3 結(jié)點(diǎn)型臨界點(diǎn)和不穩(wěn)定性 325
15.1.4 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和不穩(wěn)定性之間的一般關(guān)系 327
15.2 時變的模擬328
15.2.1 適宜聲學(xué)振蕩的情形328
15.2.2 等溫盤中的模擬329
15.2.3 非等溫盤的模擬331
參考文獻(xiàn) 334
第16章輻射流體力學(xué) 335
16.1 輻射阻力和雪崩過程335
16.1.1 康普頓阻力造成的角動量損失 336
16.1.2 基本方程338
16.1.3 外輻射阻力驅(qū)動的吸積盤 340
16.1.4 外輻射場引起的輻射雪崩效應(yīng) 345
16.2 盤輻射場345
16.2.1 吸積盤上方附近的輻射場 346
16.2.2 標(biāo)準(zhǔn)盤上方的輻射場348
參考文獻(xiàn) 353
第17章磁流體不穩(wěn)定性354
17.1 交換不穩(wěn)定性和帕克不穩(wěn)定性 354
17.1.1 磁漂浮不穩(wěn)定性和交換不穩(wěn)定性 354
17.1.2 等溫大氣中的帕克不穩(wěn)定性 357
17.2 轉(zhuǎn)動盤中的帕克不穩(wěn)定性361
17.2.1 平衡盤模型361
17.2.2 擾動和色散關(guān)系363
17.2.3 增長率367
17.3 磁轉(zhuǎn)動不穩(wěn)定性 368
17.3.1 不穩(wěn)定性機(jī)制概述369
17.3.2 軸對稱擾動的色散關(guān)系 370
17.3.3 不穩(wěn)定性判據(jù)和增長率 374
參考文獻(xiàn) 376
第18章吸積盤中的湍流378
18.1 湍流的起源和建模 378
18.1.1 盤中湍流的起源378
18.1.2 湍流的建模380
18.1.3 二階閉合模型381
18.2 流體力學(xué)湍流382
18.2.1 湍流雷諾應(yīng)力的輸運(yùn)方程 382
18.2.2 閉合近似384
18.2.3 柱坐標(biāo)中的輸運(yùn)方程385
18.2.4 雷諾應(yīng)力張量模型387
18.2.5 關(guān)于因果性的注記390
18.3 磁流體力學(xué)湍流的二階模型 393
18.3.1 輸運(yùn)方程393
18.3.2 柱坐標(biāo)系中的方程和結(jié)果 395
18.3.3 平均磁場的效應(yīng)398
18.4 各種能量形式間的平衡400
參考文獻(xiàn) 404
附錄A克爾度規(guī)及其基本性質(zhì) 405
A.1 基本性質(zhì) 405
A.2 克爾時空中的圓周運(yùn)動 408
參考文獻(xiàn) 413
附錄B納維-斯托克斯方程 414
B.1 一般形式 414
B.2 柱坐標(biāo)表達(dá)式416
附錄C相對論黏性流體的基本方程418
C.1度規(guī)和能量-動量張量418
C.2 一般形式 420
參考文獻(xiàn) 421
附錄D輻射轉(zhuǎn)移方程422
D.1 輻射場 422
D.2 輻射轉(zhuǎn)移方程423
D.2.1 轉(zhuǎn)移方程423
D.2.2 矩量方程423
D.2.3 閉合關(guān)系424
D.2.4 源函數(shù)425
D.3 物質(zhì)耦合 426
參考文獻(xiàn) 426
附錄E相對論輻射流體力學(xué)的基本方程427
E.1度規(guī)和能量-動量張量427
E.2 輻射轉(zhuǎn)移方程430
E.2.1 轉(zhuǎn)移方程431
E.2.2 矩量方程432
E.2.3 閉合關(guān)系433
E.3 物質(zhì)耦合 433
參考文獻(xiàn) 435
附錄F磁流體力學(xué)方程436
F.1 麥克斯韋方程和磁流體力學(xué)近似 436
F.2 磁流體力學(xué)方程437
F.3 柱坐標(biāo)表達(dá)式438
附錄G相對論性物態(tài)方程439
G.1 物態(tài)方程 439
G.2 絕熱聲速和等效絕熱指數(shù)440
參考文獻(xiàn) 441
附錄H相對論性氣體的冷卻 442
H.1 軔致輻射冷卻442
H.2 同步輻射冷卻443
H.3 康普頓化 444
參考文獻(xiàn) 444
附錄I擴(kuò)散方程的解析解 445
I.1 解析解445
I.2 自相似解449
參考文獻(xiàn) 451
符號列表.452
圖目錄
圖1.1明亮的類星體3C273 3
圖1.2 3C273的光學(xué)光譜4
圖1.3 3C449的雙極結(jié)構(gòu)5
圖1.4類星體3C273的X射線、光學(xué)和射電流量變化 6
圖1.5吸積盤的示意圖8
圖1.6吸積盤的轉(zhuǎn)動規(guī)律9
圖1.7盤中的質(zhì)量和角動量轉(zhuǎn)移9
圖1.8非相對論情形下標(biāo)準(zhǔn)盤中的溫度分布 10
圖1.9標(biāo)準(zhǔn)盤的譜 11
圖1.10經(jīng)典金牛座T型星的示意圖13
圖1.11具有原恒星盤的年輕恒星的四個演化階段 14
圖1.12激變變星的示意圖 16
圖1.13UGem吸積盤掩食的光變曲線17
圖1.14爆發(fā)時ZCam的光譜 17
圖1.15EXHya的雙峰譜線 18
圖1.161980年9月SSCyg反常爆發(fā)期間的上升期光譜18
圖1.17X射線星的示意圖 19
圖1.18掩食期間X射線新星X1822-371的X射線光變曲線 20
圖1.19Tenma得到的ScoX-1的X射線連續(xù)譜21
圖1.20ASCA獲得的CygX-3的X射線譜線 21
圖1.21黑洞雙星中的X射線漲落 24
圖1.22Tenma獲得的GX339-4的X射線連續(xù)譜 24
圖1.23ASCA獲得的CygX-1的X射線譜線 24
圖1.24CCD圖像上的CygX-1.25
圖1.25具有代表性的黑洞X射線新星或黑洞X射線暫現(xiàn)源的X射線光變曲線 26
圖1.26CCD圖像上的SS433 27
圖1.2719年光學(xué)監(jiān)測得到的SS433的折疊光變曲線 28
圖1.28活動星系核的示意圖29
圖1.29類星體3C273的多波段連續(xù)譜30
圖1.30Arp102B的Hα譜32
圖1.31MCG-6-30-15的X射線譜線 33
圖1.32M87中心的氣體盤33
圖1.33NGC4261中的吸積盤 34
圖2.1愛丁頓光度 39
圖2.2臨界點(diǎn)附近的跨聲速解 44
圖2.3臨界點(diǎn)的類型(拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)) 45
圖2.4平行剪切流(左)和較差轉(zhuǎn)動流(右)48
圖2.5黏性盤中的角動量流49
圖2.6對應(yīng)于一些.值的作為r函數(shù)的等效勢ψe 51
圖2.7偽牛頓勢ψ(單位c2)作為半徑r(以rg為單位)的函數(shù) 54
圖2.8偽牛頓力F(以c2/rg為單位)作為半徑r(以rg為單位)的函數(shù)55
圖2.9各種偽牛頓勢的比角動量57
圖2.10各種情況的本輪頻率κ57
圖3.1ν∝ r 情形的黏滯擴(kuò)散62
圖3.2自相似黏滯擴(kuò)散的例子 63
圖3.3物質(zhì)吸積的簡單圖像68
圖3.4μ=0(實(shí)線)和μ=1(點(diǎn)線)的α盤的熱平衡曲線72
圖3.5在確定的Σ=103 g cm.3 ,對不同黏性假設(shè)(μ=0和1),α盤加熱函數(shù)Q+vis 和冷卻函數(shù)Q rad 73
圖3.6標(biāo)準(zhǔn)吸積盤的典型譜75
圖3.7幾何結(jié)構(gòu)76
圖3.8非相對論吸積盤的等速度線和典型發(fā)射線輪廓 77
圖3.9非相對論盤的發(fā)射線輪廓 78
圖3.10低能光子被熱電子散射的非飽和康普頓化過程產(chǎn)生的譜 82
圖3.11圍繞一個黑洞的天體物理環(huán)在熱輻射波段的圖像83
圖3.12對應(yīng)于一些q值的天體物理環(huán)的子午面 85
圖3.13天體物理環(huán)(實(shí)線)和幾何薄盤(虛線)的等效溫度分布 86
圖3.14一些傾角下的天體物理環(huán)的連續(xù)譜87
圖3.15幾何結(jié)構(gòu)88
圖3.16對應(yīng)一些傾角,從一個環(huán)發(fā)出的譜線輪廓89
圖3.17一個相對論性吸積盤的“照片”90
圖3.18圍繞一個史瓦西黑洞的吸積盤和一個遠(yuǎn)處觀測者的示意圖97
圖3.19光線跟蹤方法的坐標(biāo)系統(tǒng)97
圖3.20一個遠(yuǎn)方觀者看到的傾角i=80.(近似從側(cè)面看)的吸積盤整體譜99
圖3.21相對論性吸積盤的等紅移線和典型的發(fā)射線輪廓 100
圖3.22相對論性盤的發(fā)射線輪廓101
圖3.23具有自由–自由過程和康普頓過程的熱等離子體的譜 106
圖3.24計(jì)算得到的盤譜107
圖3.25由于幾何效應(yīng)和引力聚焦效應(yīng)造成的輻照108
圖3.26由中心星造成的輻照的幾何關(guān)系.110
圖3.27史瓦西黑洞周圍自輻照盤的出射譜 115
圖4.1參數(shù)平面(μ-β平面)上長期不穩(wěn)定的區(qū)域123
圖4.2M˙-Σ 平面上表示長期不穩(wěn)定性的示意圖127
圖4.3T-Σ平面上表示熱不穩(wěn)定性的示意圖127
圖4.4對一些β值,增長率.(n/Ω)作為擾動的徑向波數(shù)的函數(shù) 132
圖5.1基于Cox和Stewart(1970)及Alexander等(1983)的不透明度表計(jì)算的羅斯蘭平均不透明度對溫度的依賴 136
圖5.2在吸積盤和恒星中垂向?qū)α鞯慕巧?38
圖5.3冷盤的熱平衡曲線 141
圖5.4冷吸積盤的冷卻率(F=Q rad/2) 143
圖5.5一個環(huán)的示意圖(左)和計(jì)算的S形平衡曲線(右)144
圖5.6不穩(wěn)定盤的含時性質(zhì)146
圖5.7A0620-00的理論模型147
圖5.8再耀發(fā)的一些模型 150
圖5.9基于圖5.7描繪的模型計(jì)算的理論上的盤譜(上圖)和等效溫度輪廓(下圖)的時間演化 151
圖5.10輻照在(Te.,Σ)平面(左圖)和(Tc,Σ)平面上(右圖)對S形平衡曲線的影響 153
圖5.11冷盤的熱平衡曲線155
圖5.12α盤中的垂向溫度輪廓 157
圖6.1在轉(zhuǎn)動系中看到的進(jìn)動偏心盤中的粒子分布 161
圖6.2GROJ0422+32的長駝峰光變的折疊光變曲線162
圖6.33:1共振時偏心率增長的不穩(wěn)定性循環(huán)164
圖6.4X射線新星盤的長期演化170
圖7.1牛頓情形常數(shù)比角動量氣體吸積的示意圖 174
圖7.2在相對論情形下具有常數(shù)比角動量的氣體吸積示意圖 175
圖7.3.、E和rc之間的關(guān)系 178
圖7.4典型臨界解的馬赫數(shù)M(實(shí)線)、流速v(實(shí)線)、聲速cs(長虛線)、吸積流溫度T(短虛線)和等效絕熱指數(shù)Γ 180
圖7.5-E參數(shù)平面上的分類圖181
圖7.6對應(yīng)于圖7.5中一些參數(shù)的馬赫數(shù)182
圖7.7中子星吸積情形中有駐激波解的例子的馬赫數(shù)M 183
圖7.8和圖7.7一樣,但是關(guān)于黑洞的184
圖9.1顯示(.c,Ec)平面上臨界點(diǎn)位置的圖,其中c是臨界半徑rc處的比角動量 203
圖9.2顯示臨界點(diǎn)類型的示意圖206
圖9.3顯示α=0.1情形N=0曲線上臨界點(diǎn)類型的圖207
圖9.4和圖9.3相同,除了α=0.3207圖9.5數(shù)值解的例子212
圖9.6對一些參數(shù)α和M˙,在溫度-面密度平面上顯示穩(wěn)態(tài)吸積盤模型臨界半徑的位置 213
圖10.1對給定r和Σ,Q+ 、Q.和Q.對M˙依賴的示意圖216
圖10.2顯示S形平衡序列中間分支和上分支的示意圖 217
圖10.3光學(xué)厚(右邊實(shí)線S形曲線)和光學(xué)薄(左邊實(shí)線)吸積盤的熱平衡態(tài)220
圖10.4M˙-Σ平面上r=7rg處對α=0.1和μ=0,0.25和0.5的模型的S曲線221
圖10.5μ=0的模型對應(yīng)于S形曲線拐點(diǎn)處的吸積率的徑向分布222
圖10.6在六個特定半徑,r/rg=5(實(shí)線)、20(點(diǎn)線)、80(虛線)、250(長虛線)、500(點(diǎn)虛線)和1800(點(diǎn)長虛線)處光學(xué)厚吸積盤的M˙-Σ 關(guān)系.222
圖10.7展示在Σ和r固定時,Q+ 、Q.、Q.和Q.(≡ Q.+Q.)如何依賴于M˙的示意圖224
圖10.8顯示光學(xué)薄模型序列的M˙-Σ 關(guān)系的示意圖225
圖10.9T-Σ平面上光學(xué)薄盤平衡序列的示意圖227
圖10.10熱光度L和質(zhì)量吸積率M˙之間關(guān)系的示意圖228
圖10.11徑移主導(dǎo)吸積流物理量的徑向分布233
圖10.12圖10.10所示六個解的比角動量.(=r2Ω) 的徑向變化233
圖10.13對(α,m˙)=(10.1 , 10.1)(實(shí)線),(10.2 , 10.3)(點(diǎn)線),(10.3 , 10.5)
(虛線)三個情況,β=0.5時各物理量的徑向依賴235
圖10.14以黏滯加熱率Q+ 為單位的離子徑移冷卻Q.(點(diǎn)線),電子的徑移冷卻Q.(虛線)和電子的輻射冷卻Q.(實(shí)線),以及同步-康普頓冷卻Q.(長虛線)的徑向依賴.236
圖10.15SgrA*的譜237
圖11.1光學(xué)薄徑移主導(dǎo)盤中局域擾動的增長,顯示了在t=0施加于r=20rg附近的小幅密度擾動的時間演化245
圖11.2(μ,α,M˙in/M˙crit)=(0.0,0.1,0.96)和(0.25,0.1,3.2)情形下,盤光度的時變 250
圖11.3(μ,α,M˙in/M˙crit)=(0.0,0.1,0.96)的模擬中,T0-Σ平面上盤演化路徑(左圖)和T0的時變(右圖) 251
圖11.4(μ,α,M˙in/M˙crit)=(0.0,0.1,0.96)的模擬中面密度Σ徑向分布的時間演化 251
圖11.5和圖11.3相同,但是(μ,α,M˙in/M˙crit)=(0.25,0.1,3.2)253
圖11.6爆發(fā)持續(xù)時間tburst和再發(fā)時間trecur作為熱的內(nèi)盤中吸積率M˙hot的函數(shù)253
圖11.7以穩(wěn)態(tài)值為單位的盤光度的時變255
圖11.8NovaMusca的X射線譜變化256
圖11.9盤內(nèi)區(qū)(左圖)和外區(qū)(右)M˙-Σ圖上完全不同的盤演化257
圖11.10一個軟X射線暫現(xiàn)源中吸積盤演化的梗概圖258
圖12.1Ginga觀測的CygX-1不同時間的X射線光變曲線263
圖12.2從CygX-1光變曲線計(jì)算的功率譜密度264
圖12.3白(f0)噪聲(上圖)、隨機(jī)行走(1/f2)噪聲(中圖)和閃爍(1/f)噪聲(下圖)的例子265
圖12.4X射線光變的蟻獅模型的元胞自動機(jī)規(guī)則268
圖12.5基于m=m/10的自組織臨界性模型計(jì)算的典型光變曲線(左)和功率譜密度(PSD,右) 269
圖12.6理論的(左)和觀測的(右)閃光峰值強(qiáng)度分布270
圖12.7理論的(左)和觀測的(右)閃光間距分布(F),歸一化到隨機(jī)分布的值(FPoi)271
圖12.81/f型功率譜密度(PSD)的示意圖 274
圖12.9在外區(qū)施加的密度擾動下光學(xué)薄徑移主導(dǎo)盤的時間演化277
圖12.10波反射之后徑向馬赫數(shù)輪廓(上圖)和徑向積分壓強(qiáng)輪廓(下圖)的時變 278
圖12.11帶有臨界行為的徑移主導(dǎo)盤模型產(chǎn)生的典型光變曲線 279
圖12.12GOES觀測到的太陽軟X射線輻射的功率譜密度 280
圖13.1顯示基模(n=0)可以傳播的徑向區(qū)域的示意圖295
圖13.2r1和r2之間區(qū)域中n=1的慣性-重力模禁閉的示意圖296
圖13.3垂向熵梯度小(Nz 2 小),但在最內(nèi)區(qū)適當(dāng)大時傳播圖的典型例子299
圖13.4垂向熵梯度大到使Nz 2 超過κ2 時傳播圖的典型例子 299
圖13.5一個模型盤中短波擾動由光線跟蹤得到的能量傳播301
圖13.6單臂褶皺波的示意圖 305
圖13.7a=0.010,0.500,0.998黑洞角動量參數(shù)下自由粒子基本頻率對半徑的依賴 307
圖14.1增長率G 作為r 的函數(shù)314
圖15.1α=0.3,cT/c=10.3 ˙Mcrit=1.6的等溫盤中J.+ ≡ (vr/cs和M/˙+lnΣ)/2的時變330
圖15.2和圖15.1相同的情形下,徑向運(yùn)動的動能EK(≡Σvr 2/2)的時變330
圖15.3r/rg=2.8處(聲速點(diǎn)之內(nèi))吸積率的時間變化 331
圖15.4M=10M時α=0.1,0.2和0.3三個模型盤熱光度的時變.332
圖15.5α=1.0,M˙= M˙crit=1.6情形的盤光度功率譜 332
圖15.6MBH=104M.,α=0.1和M˙init=0.8M˙crit的模擬中r-t平面上時間依賴的局域吸積率的等值線圖 333
圖16.1冷態(tài)數(shù)值解的例子341
圖16.2對應(yīng)若干β.(=cT/v0)值的暖態(tài)等溫吸積流在聲速平面(Mr = .1) 上的臨界曲線343
圖16.3滿足合適邊界條件的跨聲速解的例子 344
圖16.4相對論情形數(shù)值解的例子345
圖16.5由于輻射阻力導(dǎo)致的徑移冕的數(shù)值解的例子347
圖16.6在z軸為吸積盤轉(zhuǎn)軸的柱坐標(biāo)系中計(jì)算盤周圍輻射場所用的示意圖348
圖16.7無量綱輻射能量密度.的等值線圖 350
圖16.8從上到下是無量綱輻射能流fr 、f.、fz 的等值線圖351
圖16.9無量綱輻射應(yīng)力張量Pij 的等值線圖352
圖17.1展示磁漂浮的示意圖 355
圖17.2展示沒有力線變形的交換不穩(wěn)定性的示意圖356
圖17.3展示帕克不穩(wěn)定性機(jī)制的示意圖357
圖17.4展示有力線變形的帕克不穩(wěn)定性的示意圖358
圖17.5對某些γ和kzH參數(shù)組,無量綱增長率[ω/(cs/H)],作為kyH的函數(shù)361
圖17.6對一些αB值,無量綱增長率.(n/ΩK)作為無量綱波數(shù)的函數(shù)368
圖17.7對一些κ/ΩK值,無量綱增長率.(n/ΩK)作為無量綱波數(shù)函數(shù)368
圖17.8有垂向磁場的盤中的軸對稱擾動情形,磁轉(zhuǎn)動不穩(wěn)定性的示意圖369
圖17.9在軸對稱擾動情形展示具有橫向磁場的盤中磁轉(zhuǎn)動不穩(wěn)定性的示意圖370
圖17.10對kr=0、κ2 =Ω2 及Nr 2 +0.008Ω2 , 無量綱增長率作為無量綱垂向波長的函數(shù) 375
圖18.1trr/2K、t/2K、tzz/2K和tr./2K對C1的依賴 388
圖18.2對一些湍流馬赫數(shù)M,α值作為C1的函數(shù)389
圖18.3雷諾應(yīng)力張量各分量之間相互作用和能流的示意圖390
圖18.4雷諾應(yīng)力張量的成分(上圖)和麥克斯韋張量的成分(下圖)作為無量綱參數(shù)X的函數(shù)398
圖18.5展示麥克斯韋應(yīng)力張量.bibj各分量之間相互作用和能流的示意圖399
圖18.6展示存在整體、平均磁場時從較差轉(zhuǎn)動和平均磁場流向湍流各分量能流的示意圖399
圖18.7展示能量如何通過湍流場從盤轉(zhuǎn)動變?yōu)闊崮艿氖疽鈭D403
圖A.1克爾黑洞的示意圖405
圖A.2臨界穩(wěn)定軌道和視界半徑作為自旋參數(shù)a的函數(shù)411
圖A.3臨界穩(wěn)定軌道處的比能量和比角動量作為自旋參數(shù)a的函數(shù)412
圖G.1函數(shù)fa及其導(dǎo)數(shù)dfa/dTa作為Ta的函數(shù)440
圖G.2以c為單位的絕熱聲速cs和等效絕熱指數(shù)Γ作為T的函數(shù) 441
表目錄
表1.1各種天體系統(tǒng)的中心天體 13
表1.2各種天體系統(tǒng)的吸積盤 13
表1.3黑洞雙星.23
表1.4CygX-1的參數(shù) 25
表1.5SS433的參數(shù)28
表1.6超大質(zhì)量黑洞 31
表1.7超大質(zhì)量黑洞和吸積盤 32
表2.1臨界點(diǎn)的根和類型45
表3.1吸積盤解的各個分支74
表5.1冷吸積盤的分支 143
表6.1黑洞X射線新星的長駝峰 162
表9.1臨界點(diǎn)類型(Tr.=.αΠ)207
表9.2臨界點(diǎn)類型(Tr.∝ dΩ/dr)208
表9.3跨聲速流的不同性質(zhì)(Tr.=.αΠ)211
表10.1標(biāo)準(zhǔn)盤和徑移主導(dǎo)盤 238
表13.1振蕩模式的分類294