Note：ADAF模型在黑洞X射線雙星中的應用

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黑洞X射線雙星一般是由緻密星和正常恆星組成，與活動星系核中的超大質量黑洞相比，雙星系統中的黑洞質量要小 $5sim8$ 個量級，同時時標也比活動星系核短 $5sim8$ 個量級。

黑洞X射線雙星分為5個態，按照光度由低到高，可以分為寧靜態、低/硬態、中間態、高/軟態、甚高態。這5個態的觀測特徵如下：

寧靜態。光度一般為 $10^{30.5}sim10^{33.5}ergcdot s^{-1}$ ，可以說是非常低了。X射線譜是非熱的，光子指數 $Gamma=1.5sim2.1$ 。
低/硬態。黑洞X射線雙星的X射線譜一般是由兩個成分組成，一個是熱成分，一個是非熱的冪律成分。前者可以用標準薄盤中的多色黑體輻射擬合。低/硬態的譜是由冪律成分主導，最高熱光度可以達到 $(10sim30)%L_{Edd}$ ，光子指數 $Gamma=1.5sim2.1$ 。低/硬態一般具有較強的射電輻射，射電譜較平，一般認為是由噴流引起的。
高/軟態。與低/硬態不同的是，高/軟態的譜由黑體輻射主導，光變也比較低，功率連續譜 $r<0.06$ ，射電輻射非常弱，一般認為這個態中不存在噴流。
中間態和甚高態。中間態與甚高態的不同主要在於光度。甚高態的X射線譜很陡，光子指數 $Gamma>2.4$ 。有兩種情況，一種是存在准周期振蕩，一種是冪律成分佔總的射線譜的 $20%$ 以上，另一種是不存在准周期振蕩，冪律成分佔總的X射線譜的 $50%$ 以上。甚高態的射電輻射性質比較複雜。目前可以確定，甚高態不存在穩定的射電輻射，但是甚高態存在著爆發性的噴流，與X射線閃耀有關。

黑洞X射線雙星的理論模型見封面圖。

低/硬態的模型和低光度活動星系核的模型（見Note：ADAF模型在低光度活動星系核中的應用）非常像。它是由伴星（或者通過洛希瓣或星風）轉移過來的物質在黑洞引力作用下形成一個標準薄盤，並在某一半徑處發生躍遷成為熱吸積盤（即ADAF或者LHAF）。躍遷半徑的值主要取決於吸積率。觀測結果顯示，硬態的吸積盤中心區域存在一個噴流。對於寧靜態，天文學家相信其基本物理性質與硬態類似，唯一不同的是吸積率的大小，所以寧靜態內部也很可能存在噴流，目前沒觀測到的原因可能是由於寧靜態輻射比較弱。

目前觀測結果顯示低/硬態存在光學輻射滯後X射線輻射，而ADAF-噴流模型可以很好的對此進行解釋：首先假設ADAF模型的吸積率由於某種不穩定性而突然增加，這將首先導致X射線輻射增強，當吸積率的擾動沿吸積流進入噴流後，噴流的輻射將會增加，而噴流對於光學輻射有著顯著的貢獻，這也就解釋了為什麼會出現光學滯後現象。

因為黑洞X射線雙星低/硬態的最高光度可達 $(10sim30)%L_{Edd}$ ，而ADAF模型的最高輻射光度月 $(0.3sim0.4)alpha^{2}L_{Edd}$ ，即使假設 $alpha=1$ ，ADAF模型也無法解釋最明亮的低/硬態X射線輻射。而LHAF模型可以接受光度約為 $10%L_{Edd}$ 的低/硬態，但是無法解釋 $10%L_{Edd}$ 以上的情況。

高/軟態的模型是延伸到最後穩定軌道的標準薄盤，盤面上存在熱的冕。有兩種加熱冕的方式，一種是標準薄盤中存在磁場，磁場由於吸積盤的較差轉動而被放大，放大到一定強度時，磁場會溢出然後在盤上方發生磁重聯，釋放出磁場能，從而能加熱冕。另一種觀點認為是通過磁流體中的各種波。

對於甚高態和中間態，目前相關的動力學模型還未建立，僅存唯象模型，有待深入研究。

參考文獻：

Yuan F, Narayan R. Hot Accretion Flows Around Black Holes[J]. Annual Review of Astronomy & Astrophysics, 2014.52:529-588

P.S.悼念我的老師的老師盧炬甫先生。