GRS 1915+105的X射线能谱分析及黑洞自旋测量

GRS 1915+105是银河系内的低质量黑洞X射线双星,其能谱和黑洞自旋已经得到了广泛的研究.自2018年6月开始,其X射线流量下降到了低流量水平,其间偶尔会产生多波段的耀发.利用Insight-HXMT(Insight-Hard X-ray Modulation Telescope,简称为慧眼)卫星在2020年8月30日到2020年10月13日之间对GRS1915+105的观测数据,研究了其能谱特性,发现在此次爆发过程中, X射线能谱可以用一个康普顿化的多温黑体谱很好地拟合.整个爆发的硬度强度图(Hardness-Intensity Diagram, HID)一直处于软态.采用GRS1915+105的最新动力学参数M=12.4_-1.8^+2.0M⊙, i=60°±5°, D=8.6_-1.6^+2.0kpc (M、M⊙、i和D分别表示黑洞质量、太阳质量、盘倾角和距离),得到其无量纲黑洞自旋a*的一个下限a*> 0.9990,确认了GRS 1915+105是一个具有极端自旋的黑洞.考虑本地吸收体的...     

黑洞X射线双星的类氢类氦铁Kа发射线

用径移主导吸积流模型(ADAF)不仅可以成功解释很多低吸积率天体的连续谱辐射,也可以说明X射线波段的谱线发射,而后者目前尚少有讨论.以黑洞X射线双星GX339-4处在低吸积率的宁静态情况为例,计算了它的铁线发射,表明在ADAF情况下的确可以产生足够强的可以在观测上检测的类氢和类氦铁Kа线.     

黑洞双星的B型QPO频率与幂律通量的相关性的解释

观测表明, 黑洞双星的B型准周期振荡(Quasi-Periodic Oscillation, QPO)频率与幂律通量之间存在正相关性. 试图基于阿尔文波振荡模型定量解释该相关性. 标准薄吸积盘辐射通量极大值处的阿尔文波振荡产生QPO. 标准薄盘上的软光子与冕或喷流基部的热电子介质发生逆康普顿散射产生幂律通量. 通过吸积率的连续变化, 得到QPO频率与幂律通量关系的分析解和数值解. 模拟得到的相关性在合理的参数范围内与观测值相吻合. QPO频率与幂律通量的正相关性可以理解为, 较强的磁场导致较高的阿尔文波频率和较高的电子温度从而得到较高的幂律通量. 结果表明B型QPO可能与吸积盘或喷流中的环向磁场的活动有关.     

黑洞X射线双星的类氢类氦铁K_α发射线

用径移主导吸积流模型(ADAF)不仅可以成功解释很多低吸积率天体的连续谱辐射,也可以说明X射线波段的谱线发射,而后者目前尚少有讨论.以黑洞X射线双星GX339-4处在低吸积率的宁静态情况为例,计算了它的铁线发射,表明在ADAF情况下的确可以产生足够强的可以在观测上检测的类氢和类氦铁Kα线.     

黑洞候选体X射线双星CygX-1长期谱变化的研究

利用Rossi X-ray Timing Explorer(RXTE)卫星从1996年1月5日到2005年5月1日的all-sky monitor(ASM,1.5-12KeV)资料,详细分析了黑洞候选体X射线双星Cyg X-1在A-band(1.5-3KeV),B-band(3-5KeV)和C-band(5-12KeV)三个能段上光子计数率与谱线硬度比HR2(5-12KeV/3-5KeV)的相关性.利用1天时标的ASM资料研究发现: (1)Cyg X-1处于软态时,在A-band上光子计数率与硬度比HR2呈现反相关性,而在B-band和C-band上呈现正相关性.当该天体处于硬态时,在A、B、C三个能段上光子计数率与硬度比HR2都是反相关的.(2)Cyg X-1处于硬态和软态时,硬度比HR2与HR1都是正相关的.此外,还分析了ASM上"Dwell by Dwell"资料,得到了十分有趣的结果,即: (1)MJD=52600-52760期间(此时Cyg X-1处于硬态),A-band和B-band上的光子计数率与HR2是反相关性的,而在C-band上却呈现出较强的正相关性. (2)硬态时,硬度比HR2与HR1存在明显的反相关性.     

黑洞候选体X射线双星Cyg X-1硬度比周期特性研究

利用离散傅里叶分析法,基于RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer)/ASM(All-Sky Monitor,1.5～12 keV)观测数据,对黑洞候选体X射线双星Cyg X-1硬度比HR(5～12 keV/3～5 keV)(简写HR)的时变特性进行了分析,结果表明黑洞候选体X射线双星Cyg X-1硬度比HR存在明显的周期特性:(1)混合态(硬态+软态,本文指MJD=50087～55841期间所有的观测数据)时,HR存在T≈5.6 d、40.0 d、78.4 d、173.8 d以及400/800 d的时变周期; (2)硬态时, HR存在T≈5.6 d、33.7/67.6 d、45.3 d和165.3 d的周期特性; (3)软态时,HR出现了T≈38.5 d、48.1 d和128.3 d的周期性变化.并利用粘滞理论和Zdziarski吸积盘模型讨论了以上周期特性的物理机制.     

Cyg X-1高态和转换态的X射线短时标爆发

分析ＲＸＴＥ卫星ＰＣＡ探测器对ＣｙｇＸ－１的观测数据,得到了其处于高态及高低态转换时的Ｘ射线短时标爆发（Ｓｈｏｔ）结构．在所观测到的三种态中是不对称的,并且不同的状态中Ｓｈｏｔ的结构有明显差异．Ｓｈｏｔ前后沿可分别由双指数函数近似拟合．Ｓｈｏｔ中的快时变过程是由慢的上升前沿和快的下降后沿构成．在所观测态中Ｓｈｏｔ平均宽度约为０．１１秒（ＦＷＨＭ）,比低态时的宽度窄．同一状态中高能段的Ｓｈｏｔ宽度较低能段窄,且更加不对称．转换态的硬度在Ｓｈｏｔ峰前有明显下降,之后迅速上升,Ｓｈｏｔ期间的平均硬度低于非Ｓｈｏｔ期平均值;而高态时峰前硬度没有明显下降,Ｓｈｏｔ期间的平均硬度高于非Ｓｈｏｔ期间的平均值．本文还就Ｓｈｏｔ的产生机制进行了讨论．     

黑洞候选体MAXI J1535-571爆发期间的时变现象

利用“慧眼”(Hard X-ray Modulation Telescope, Insight-HXMT)卫星在2017年9月对黑洞候选体MAXI J1535-571的观测数据,研究了该源在爆发期内的时变现象.当源处于不同的爆发谱态时,功率密度谱的谱型存在明显差异.在硬中间态,有明显的限带噪声(band-limited noise)成分和QPO (Quasi-Periodic Oscillation)成分.分析结果表明:低频限带噪声的特征频率随能量的变化呈现正相关,即软能段光子的特征频率小于硬能段光子的特征频率. 0.1–0.5 Hz频率区间的限带噪声RMS (Root Mean Square)谱在硬中间态和软中间态均出现峰值,且在高能端存在差异,可能是主导噪声RMS的能谱成分占比不同.当谱态由硬中间态过渡到软中间态时, C型QPO的RMS谱保持相似趋势,但限带噪声RMS谱存在谱态依赖现象,暗示着噪声和QPO有不同的起源机制.     

Cyg X—1高态和转换态的X射线短时标爆发

分析ＲＸＴＥ卫星ＰＣＡ探测器对ＣｙｇＸ－１的观测数据,得到了其处于高态及高低高转换时的Ｘ射线短时标爆发（Ｓｈｏｔ）结构。在所观测到的三种态中是不对称的,并且不同的状态中Ｓｈｏｔ的结构有明显差异。Ｓｈｏｔ前后沿可分别由双指数函数近似拟合。Ｓｈｏｔ中的快时变过程是由慢的上升前沿和快的下降后沿构成。在所观测态中Ｓｈｏｔ平均宽度约为０．１１秒（ＦＷＨＭ）,比低态时的宽度窄。同一状态中高能段的Ｓｈｏｔ宽度较     

PSR J0034-0721强单个脉冲的观测研究

利用南山基地25 m射电望远镜在1.54 GHz频段对脉冲星PSRJ0034-0721强单个脉冲进行了观测.使用单脉冲探测方法,从1 h观测数据中探测到116个信噪比R_(SN)N≥5的单个脉冲信号.在1.54 GHz频段探测到的单个脉冲R_(SN)从5到10.5,峰值流量约是平均脉冲峰值流量的14～29倍,远小于典型巨脉冲强度与其平均脉冲强度的比.这些脉冲的强度累积分布基本符合幂律谱,拟合得到谱指数α=-4.3±0.4.本次观测对R_(SN)≥5的单个脉冲探测率为3%,对R_(SN)≥10的单个脉冲探测率约为0.08%.这些脉冲的半峰线宽(W_(50))从1.6到8 ms,平均为3.9 ms.探测到的绝大多数强单脉冲发射相位集中分布在平均脉冲轮廓的峰值相位处,但也探测到两个R_(SN)8.5的强脉冲相位提前平均脉冲轮廓峰值相位33 ms左右,表明强脉冲发射区可能有两个,符合前人在40 MHz和111 MHz频段的观测结果,但1.54 GHz频段的平均脉冲轮廓只显示一个成份.     

Accretion flow behaviour during the evolution of the quasi-periodic oscillation frequency of XTE J1550−564 in 1998 outburst

Low and intermediate frequency quasi-periodic oscillations (QPOs) are thought to be due to oscillations of Comptonizing regions or hot regions embedded in Keplerian discs. Observational evidence of evolutions of QPOs would therefore be very important as they throw lights on the dynamics of the hotter region. Our aim is to find systems in which there is a well-defined correlation among the frequencies of the QPOs over a range of time so as to understand the physical picture. In this paper, we concentrate on the archival data of XTE J1550−564 obtained during 1998 outburst, and study the systematic drifts during the rising phase from the 1998 September 7 to the 1998 September 19, when the QPO frequency increased monotonically from 81 mHz to 13.1 Hz. Immediately after that, QPO frequency started to decrease and on the 1998 September 26, the QPO frequency became 2.62 Hz. After that, its value remained almost constant. This frequency drift can be modelled satisfactorily with a propagatory oscillating shock solution where the post-shock region behaves as the Comptonized region. Comparing with the nature of a more recent 2005 outburst of another black hole candidate GRO 1655−40, where QPOs disappeared at the end of the rising phase, we conjecture that this so-called 'outburst' may not be a full-fledged outburst.     

Revisiting the relativistic ejection event in XTE J1550−564 during the 1998 outburst

We revisit the discovery outburst of the X-ray transient XTE J1550−564 during which relativistic jets were observed in 1998 September, and review the radio images obtained with the Australian Long Baseline Array, and light curves obtained with the Molonglo Observatory Synthesis Telescope and the Australia Telescope Compact Array. Based on H i spectra, we constrain the source distance to between 3.3 and 4.9 kpc. The radio images, taken some 2 d apart, show the evolution of an ejection event. The apparent separation velocity of the two outermost ejecta is at least  1.3 c   and may be as large as  1.9 c   ; when relativistic effects are taken into account, the inferred true velocity is  ≥ 0.8 c   . The flux densities appear to peak simultaneously during the outburst, with a rather flat (although still optically thin) spectral index of −0.2.     

The soft X-ray novae, black-hole candidates XTE J2012+381 and XTE J 1550-564

In 1998–1999, the X-ray transients XTE J2012+381 and XTE J1550-564 were observed with the TTM X-ray telescope onboard the Mir-Kvant astrophysical module. Spectral properties of these sources on the descent of the light curve after the secondary maxima of their outbursts are studied. Upper limits on the off-state flux are given. Comparison with other X-ray novae observed with the TTM telescope leads us to conclude that XTE J2012+381 and XTE J 1550-564 are soft X-ray novae. XTE J2012+381 probably belongs to the subclass of long-period X-ray transients.