超爱丁顿吸积盘及其对宽线区的影响

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吸积盘的吸积模式取决于吸积率的大小:吸积率很小时,吸积盘可用几何厚、光学薄的径移主导吸积模型描述;吸积率处于中间值,吸积盘可用几何薄、光学厚的标准盘模型描述;超爱丁顿吸积率下,吸积盘可用几何厚、光学厚的Slim盘模型来描述。随着吸积率由亚爱丁顿变得超爱丁顿,会出现几个重要的效应:1)光子被囚禁在吸积流中,来不及逃出盘表面就随吸积物质落入黑洞视界,导致高吸积率下辐射变得不有效,光度随吸积率变化趋於饱和。2)吸积盘厚度变得很显著,中心区域形成漏斗,由于漏斗的自遮挡效应,漏斗外的观测者无法接收到漏斗区域的辐射,导致辐射具有强烈的各向异性,而且各向异性程度随频率的增大而增加。3)当黑洞自转很大,吸积率处于中间值时,吸积盘内区会出现有效光学薄的区域,盘高度大大增加,辐射效率急剧下降,导致此种情况下更弱的辐射与更强的遮挡效应。  这两个效应会对宽线区的辐射产生影响,本论文研究了超爱丁顿吸积的性质及其对宽线区可能的影响:1)自遮挡导致的各向异性会影响宽线区对连续谱的响应及宽发射线的轮廓,计算表明各向异性照射会导致宽线区的响应对宽线区几何的依赖大大增强,不同倾角的观测者看到的宽线轮廓的差异变大,出现双峰的概率也大大增加。2)高吸积率下光度的饱和会导致消去黑洞质量的影响后,宽线区半径在高吸积率下趋于饱和,这在反响映射观测中得到了证实。  反响映射观测发现宽线区尺度与光学光度存在紧密的相关关系(R-L关系),对超爱丁顿吸积源的观测进一步发现超爱丁顿吸积源呈现与低吸积率源不一样的性质:这些源的宽线区尺度要小于相同光度的低吸积源,并且用黑洞质量约化的宽线区尺度在低吸率下随吸积率增加而增大,在高吸积率下趋近于饱和。我们从光致电离的基本原理出发来解释这个现象,发现R-L关系对中心吸积盘与宽线区都有较强的限制:1)反响映射监测的黑洞具有极速自转。特别地,NGC5548(具有十几年反响映射观测)的R-L关系的分析限制其黑洞自转a>0.9,与样本的平均结果是一致的。2)高吸积率源的宽线区具有扁平的几何,半张角(<)30°。3)超爱丁顿吸积源的nHU要比亚爱丁顿源高差不多一个量级。
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