论文摘要
本文主要介绍了黑洞吸积的概念，分类以及对应的光谱态特征，并对黑洞吸积各个模型，发展现状等进行了综述。我们着重研究黑洞吸积理论中的吸积盘冕模型，进行了一系列的计算，并得到了一些新的结果。全文共分三章，第一章简要介绍了黑洞吸积的基本性质；各个模型：球对称吸积，标准薄吸积盘吸积，SLE盘，径移主导的吸积流（ADAF），Slim盘，混合模型（例如薄吸积盘+ADAF，薄吸积盘+Slim盘，薄吸积盘+SLE）；并对各个模型做了分析和对比。球对称吸积中，物质直接被吸积向中心天体，气体的角动量很小可以忽略，吸积是球对称的。而标准薄吸积盘的吸积，被吸积物质有足够的角动量，将环绕吸积天体做近开普勒速度的轨道运动而不是直接落向中心天体，并形成几何薄，光学厚的吸积盘。SLE盘和标准薄吸积盘的吸积的主要差别在于，SLE盘假定吸积流为光学薄，压强以气体压为主，且离子与电子温度不同。ADAF和细盘都是非几何薄，非近开普勒转动，垂向平衡，而ADAF是光学薄，细盘是光学厚的。本文还介绍了观测上的光谱态特征与吸积模型的关系：高／软光谱态，低／硬光谱态，静止光谱态，中间光谱态，非常高光谱态；第二章详细介绍吸积盘和冕的模型。其中包括冕的物理机制；基本方程的引进和推导：从五个粘滞流体力学方程出发，推导了径向成分的运动方程，角方向的运动方程，垂直方向的运动方程，质量守恒方程，能量守恒方程，并得到四个常微分方程组。并介绍冕的基本图象和结构，以及冕的结构随着距中心黑洞距离不同而改变的性质。第三章我们采用吸积盘+冕模型（Meyer et al．2000）研究粘滞对黑洞双星和低光度活动星系核（LLAGN）中盘的截断的影响，以及对黑洞双星中高低态的转变的影响。以前的研究表明：冕的结构对粘滞的大小非常敏感。现在我们给出在改变了粘滞系数后的计算结果，分别对一系列从0.1到0.6之间的粘滞系数，计算了108M☉的黑洞周围的冕的结构，得到蒸发率，相关半径的值。并和10M☉的黑洞的情形对比，发现当蒸发率以爱丁顿吸积率为单位，半径以史瓦西半径为单位时结果是一致的。并拟合数据得到蒸发率和粘滞系数α的解析关系：（?）／（?）EDD≈1.08α3.35；截断半径和粘滞系数的解析关系：R／Rs≈36.11α-1.94。从这些关系可以看出最大蒸发率随粘滞系数增大而增大，对于较大的α，最大蒸发率处的截断半径却较小。这有可能解释为什么谱状态从硬态到软态的转变发生在不同的吸积率（以爱丁顿吸积率为单位）。如果吸积率大于最大蒸发率，那么盘可以延伸到最后稳定轨道，谱状态将是软态；如果吸积率小于蒸发率，物质在盘的内部区域将会被蒸发掉，而形成对流主导的吸积流（ADAF）。当ADAF主导时，系统将会是硬态。我们将理论结果和观测上的现象进行对比。并且将这些结果应用到几个黑洞X射线双星XTEJ1118+480，GX 339-4，以及活动星系核NGC 4636中。对于XTE J1118+480，计算出的截断半径和吸积率和前人的结果一致；对于GX 339-4，则分析了它的光谱态的变化，可能是由于不同的粘滞对应不同的吸积率造成的。对于NGC4636，我们也分析了截断半径的结果。