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TheoryofAccretionDisk,Research on
简介
活跃最前沿的研究领域之一,因为应用这一理论成功地解释了许多天文观测现象。
1969年林登—贝尔(lynden-Bell)首创性地用吸积盘理论解释了类星体的能源机制。1973年Shakura和Sunyeav引入了α参数描述粘滞,建立了著名的α模型。对吸积盘不稳定性问题的研究,有利于解释天体的周期、准周期光变现象。Lightman(1974) 首先研究了α模型的不稳定性。Kato(1976)指出除了粘滞和热不稳定性,还存在径向振荡不稳定性。Okuda(1992) 等人及Chen和Tamm(1992) 对脉动不稳定性进行了较深入的研究。此外,Bath-Pringle(1981) 提出“有限循环” 不稳定性模型,成功地解释了矮新星的光变现象。
由于许多活动天体的光度接近或超过爱丁顿极限,于是在80年代初期,出现了厚盘模型。在吸积盘理论中,磁场起着重要作用。近年来有大量工作是关于有磁吸积盘不稳定性问题的研究。当吸积盘本身的质量与中心质量可以相比拟时,则需要考虑盘的自引力的影响。
径向对流 (advection) 的盘模型,最近引起了人们的广泛关注。对这一盘模型的研究,将会有力地推动吸积盘理论的发展。
中国天文学者在吸积盘理论研究领域,做出了一些有积极意义的贡献。如中国科学技术大学张家铝等在国际上最先认识到电子对过程对吸积盘理论的重要意义,成功地解释了天鹅座X-1的硬X射线难题。他们的论文发表至今,虽然过去了20年,仍不断有人引用。张家铝等人的研究工作,还从理论上严格证明了无论是牛顿理论还是广义相对论情况,吸积盘都应有一种反常温度分布轮廓存在。该项工作曾由德国学者Paul推广,用于解释一些高能天体现象。
中国科学技术大学卢炬甫在吸积盘理论研究工作中得到了黑洞的有角动量吸积流运动方向的跨声速整体解,被国外学者肯定为相对论吸积流运动方程迄今仅有的两个精确解之一,已被写入有关综合评述与专著中,被国外学者引用约达30次之多。
卢炬甫等还证明了在给定边界条件下黑洞吸积流定常态运动解总是惟一的,这一结果被国外有关学者称之为“卢和Abramowicz的惟一定性定理”。国外引用已达十余次。
华中师范大学杨兰田等在吸积盘不稳定性理论研究方面提出 “轴对称薄吸积盘径向振荡不稳定性模型”,该模型从一般吸积盘流体力学方程组出发,分别就不同情况下的不稳定性模式进行了讨论,并找出一些有意义的不稳定性判据,所得结果成功地解释了矮新星光变现象。该文被国外引用达30余次之多,成为国际上研究吸积盘径向振荡不稳定性具有开创意义的两篇论文之一。此后杨兰田等与北京天文台吴学兵,华中理工大学汪定雄等人将径向振荡不稳定性模型推广到有磁吸积盘及自引力吸积盘,和具有角向和轴向振荡的更为普遍的情况,成功地解释了类星体、活动星系核,X射线双星乃至年轻恒星-FU Ori和T Tau型星的周期、准周期光变现象。以上成果,在近年来国际天文、天体物理核心刊物(进入《SCI》检索刊物)及国内天体物理学报等发表了系列论文多篇。
杨兰田还出版了专著:《流体力学与吸积盘理论》 (科学出版社,1992)。较为系统地阐述流体力学基础理论与吸积盘的基本概念、原理及其在天体物理中的应用。
华中师范大学杨丕博等研究了含正负电子对的双温吸积盘模型,指出对于轫致辐射盘,电子对的影响可以忽略; 而对于轫致辐射康普顿化盘,电子对的密度可达10-2~1。可知电子对对盘的结构和光谱确有很大的影是有力的支持。
云南天文台谢光中等将吸积盘的S型有限循环理论发展到高温(T≥2×105K)和短时标光变的情况,成功地解释了BL Lac天体On+231的准周期光变现象。
参考文献
Zhang J.L,Fang L.Z,Studia Astrophys.Sinica,1978,1,8 (English transl.in1979,ChineseAstrophys,3,141)。
Lu J.F,General Relati,&Gravi.,1986,18,
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卢炬甫,Abramowicz M.A: 《天体物理学报》,1988,8 (1)。
Blumenthal G.R,Yang L.T,Lin D.N,C:Ap.J. 1984,287: 774。
杨兰田:《流体力学与吸积盘理论》,北京:科学出版社,1992。