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大质量黑洞潮汐力瓦解恒星事件Swift J1644+57的双成分喷流辐射模型的研究进展

日期:2015-04-06 阅读:1113

信息来源:刘当波研究组

今年我们的一篇有关理论模型的研究工作---潮汐力瓦解恒星事件Swift J1644+57的双成分的喷流模型,已经在国际上重要的天文杂志《天体物理期刊》【The Astrophysical Journal798, 13 (2015)】发表。这工作是我与爱尔兰Cork大学的Asaf Peer博士,哈佛大学Abraham Loeb教授合作开展大质量黑洞潮汐力瓦解(Tidal disruption)恒星方面的研究工作。我们首次提出了黑洞潮汐力瓦解恒星的两成分jet(喷流)模型,成功地解释了伽玛射线暂现源Swift J1644+57的多波段辐射(X射线-射电的辐射),并且该模型对此源晚期的射电辐射的预言与观测一致,支持黑洞潮汐力瓦解恒星会产生相对论性喷流的观点。是该领域中的一个有意义的进展。

当一个孤立的恒星靠近大质量黑洞(108-109倍的太阳质量)并从潮汐力瓦解区域经过时,恒星会被具有很强梯度的强大的引力场撕裂并瓦解成碎片,巨大的引力能的剧烈释放会触发很亮的耀斑辐射(示意如图)。此类事件可能是蛰伏的黑洞突然成为爆发天体的一个原因,最近国际上这个领域的研究很活跃。Swift J1644+57是2011年3月28号被观测到的,可能是目前第一个观测到产生相对论喷流的此类事件。


通过对Swift J1644+57的早期X射线和射电辐射数据的分析,我们发现X射线光子和射电光子一定有不同的起源,X射线辐射来自内部相对论性的喷流(整体洛仑兹因子Γ~20),而射电辐射起源于外部的喷流成分(Γ~1)。这个结论是基于射电辐射和X射线辐射分别起源于相对论电子的同步辐射和逆康普顿散射的这样一个自然的假定。另外,我们的模型预言伽玛射线会被γ-γ湮灭抑制。

基于双成分喷流模型,当喷流的等离子体穿行过星际介质,将收集星际物质并减速冷却下来。相对论喷流与星际介质的作用会产生大量的相对论电子,通过同步辐射将喷流的动能辐射出来。我们的模型预言的晚期射电辐射的行为与目前Swift J1644+57的接近600天的观测数据一致。我们的模型合理地此源观测30天以后射电辐射又增亮的现象(无需能量注入),也自然地解释了100天以后射电辐射流量的下降。考虑球形膨胀和侧向膨胀两种物理图像,我们模型的计算结果都与观测的数据吻合地很好。因此,我们的结果支持黑洞潮汐力瓦解恒星会产生相对论性喷流。

本工作受到了国家自然科学基金(No. 10703003)和上海市重点实验室基金(No. 11DZ2260700)的资助。

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