黑洞旋转能量的电磁提取及其在天体物理中的应用第一期-慧知文库.docVIP

 HYPERLINK  黑洞旋转能量的电磁提取及其在天体物理中的应用第一期 原文地址：/view/f65d220300e3d45afa30049e0cc50be7.html 维普资讯 第２ ５卷 第 ３期　 天 文 学 进 展　 Ｖｏ ．５． １２ 　 Ｎｏ．　 ３ ２０ ０ ７年 ９月　 ＰＲＯＧ ＲＥＳＳ Ｉ ＡＳ ＲＯＮ Ｏ Ｍ Ｙ 　 　 Ｎ　 Ｔ Ｓ ｐ． ２ ０ 　 ｅ ，０ ７ 　 文章编号： ０ ０８ ４ （０ ７０ － １３ １　 １ ０—３ ９ ２ ０ ）３０ ９ —３ 黑 洞 旋 转 能 量 的 电 磁 提 取 及 其 在　 天 体 物 理 中 的 应 用　 汪定 雄　 （ 中科技大学 物理系 ，武汉 ４ ０ ７ ） 华 ３ ０ ４　 摘要：该文着重介绍了两种大尺度磁场提取黑洞旋转能量的机制，即 Ｂ Ｚ机制和 ＭＣ机制 ，以及　 ＢＺ ＭＣ共存模型在天体物理中的应用。 Ｂ 　 Ｚ机制对应于连接黑洞与遥远天体物理负载的 “ 开放” 　 磁力线，而 ＭＣ 机制对应于连接黑洞与吸积盘的 “ 闭合”磁力线。在 Ｂ Ｚ过程 中大尺度磁场把黑　 洞的旋转能量以 Ｐ ｙ ｔ ｇ能流的形式输送到天体 物理 负载 ，成为驱 动黑洞系统的喷流和伽 马射线　 ｏ ｎｉ ｎ 暴的中心发动机。在 ＭＣ过程 中能量和角动量通过大尺度磁场在黑洞与吸积盘之 间转移。 Ｂ ＭＣ Ｚ 　 共存模型在高能天体物理 中的应用包括 以下几个方面： １ 对活动星系核与黑洞双星的陡发射 指数　 　 ） 的拟合； ２ 对黑洞 ｘ射线双星的高频 ＱＰ 与喷流的相关性的解 释； ３ 对伽马射线暴的能量 、 　 ） Ｏ 　 ） 　 时标的拟合 以及对伽马射线暴与超新 星成协的解释。最后对 另外两种大尺度 磁场提能机制，即 Ｂ 　 Ｐ 机制和 Ｐ Ｃ机制也作了简略介绍。 　 关 键 词 ：天体物理学；黑洞；综述；吸积盘；磁场；能量提取；喷流产生；高能辐射　 文献标识码； Ａ　 中图分类号 ：Ｐ１７９ ５． 　 １ 引　 　 言　 射 线天 文学 进 入快速 发展 的 时期 ，一批 高性 能 空　 自２ 纪 ９ ０世 ０年代 以来 ， ｘ 射线 、 　 间望 远镜 的投入 使用对包 括活 动星 系核 （ 类星体 ｊ 微类 星体 在 内的不 同尺度 的黑洞 系统 的　 含 和 喷流 及相关 天体 物理现象 的研 究产 生 了极 大 的推 动。普遍 认为相 对论 喷流 与致 密天 体 系统 成　 协 ，由磁化 吸积 盘及 其 中心的旋 转黑 洞驱 动 喷流 ，并 由周 围的磁 场 或介 质对 喷流进 行准 直 。 　 但是迄 今 为止天 文学家对 不 同尺 度 的黑洞 系统 的喷 流产 生及相 关 的天 体物 理现象 还缺 乏清 晰　 的理 解 ［２ 。 １］　 １ 致密天体 （ 白矮星、中子星 、 黑洞） 对物 质的 吸积 是 一 释放 引力 能的有效机 制，它成功地　 种 解 释了许 多高能 天体 系统，例如 激变变 星 、 ｘ射 线双 星 、活 动星系 核的辐射 特征 。 ５ 年 来 ， ０ 　 收 稿 日期 ：２ ０ － ３０ ； 修 回 日期 ：２ ０ － ４ ０ 　 ０ ７０ — ７ ０ ７０－ ３ 基金项目：国家 自然科学基金资助项 目 （０ ７ ０ ６　 １ ５３ ０ ） 维普资讯 １４ ９　 天 文 学 进 展　 ２ ５卷　 虽然 致密天 体 的吸积理论 取得 了长足 的进步 ，但 是吸积 与外 流的联 系仍 然不清楚 ＿ 。 ３ 　 　 ． Ｋ ｒ 黑洞是 最具有天 体物 理意 义的一类 黑洞 ，它包 含黑洞 质量 和 自转 ２个参 数。 Ｋ ｒ黑　 ｅｒ ｅｒ 洞最 重要 的特征是 在事件 视界 和无限 红移 面 （ 静限） 间有一个 能层 ，理论 上从 一个极端 Ｋｅｒ 之 ｒ　 黑洞 的能层 中可提取 的能量 占黑洞 总质能 的 ２％ ， ９ 因此 Ｋ ｒ黑洞 是一个 巨大的能库 ＿ 。Ｋｅｒ ｅｒ ５ ｊ ｒ　 黑洞 对其周 围 时空和物质 的影 响，例 如拖曳 （ａ 　ａｇｉｇ 效应 ，是通 过广义相 对论 的度规　 ｌ ｆ ｍｅｄｇｌ ） ｎ 体现 的。通过大尺 度磁 场提取 Ｋｅｒ 洞及 其周 围吸积物 质的旋 转能量是 致 密天体 系统产 生高　 ｒ黑 能辐射 和喷流 的一 种有效 的 能源机 制 。大尺 度磁 场对黑 洞 系统 的相对 论 喷流 的产生 与准直起　 到特别 重要 的作用 。 自 ２ ０世纪 ７ ０年代 以来 ，天体 物理 学家 已提 出多种大 尺度磁 场对 黑洞 系　 统 的提 能机制 ，其 中最 有代表 性 的是： １ ＢａｄｏｄＺ ａｅ 　 ） ｌｎ ｆ －ｎ ｊｋ机制 （ 称 Ｂ ｒ 简 Ｚ机