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上海天文台研究员袁峰到紫金山天文台交流

上海天文台研究员袁峰到紫金山天文台交流

  2017年12月27日,应研究员吴雪峰、范一中和韦大明的邀请,中国科学院上海天文台研究员袁峰访问紫金山天文台,并作了题为Numerical Simulation of Black Hole Accretion and Outflow精彩学术报告。紫金山天文台“宇宙伽玛暴、中子星及相关物理研究”团组首席研究员韦大明主持了此次报告会。

  黑洞吸积普遍存在于宇宙中,例如活动星系核、伽玛暴、黑洞X射线双星和潮汐瓦解事件等,更广泛的吸积过程在恒星和行星的诞生过程中起到了关键作用,星系中心超大质量黑洞的吸积则深刻影响了星系的演化。袁峰介绍了黑洞吸积的研究历史,从早期处理简单过程的解析模型,到现今探索各类复杂情形的数值模拟,包括有无磁场(流体力学和磁流体力学)、有无辐射、局域和全局吸积过程以及是否考虑广义相对论效应等。在报告中,袁峰介绍了九十年代被提出并越来越受重视的磁转动不稳定性,以及不同质量吸积率(相对于爱丁顿吸积率而言)下的各种吸积模型。黑洞吸积过程主要有3个组成部分,即吸积盘面上的物质吸积、两极方向的喷流和中间区域的“风”。近几年来,随着吸积-外流过程中产生的“风”在活动星系核和黑洞X射线双星的观测中被不断证实,这方面的理论研究也越来越受到重视。袁峰的报告介绍了他们近期在热吸积流产生“风”方面取得的重要研究进展。在热吸积流模型中,无论数值模拟结果还是银心Sgr A*黑洞观测,均表明吸积率随半径减小而减小。国际上有2种主流模型被提出来解释这种反常现象,包括对流模型和外流模型。袁峰介绍了他们过去几年的系列数值模拟工作,其结果支持外流模型,并得到风速角向分布等结果,为这一问题划上句号。随后,袁峰在报告中介绍了该模型的两个成功应用:风与星际介质作用产生银河系“费米气泡”,以及风在活动星系核中心超大质量黑洞增长与星系恒星形成之间起到的彼此反馈作用。报告的最后部分,袁峰介绍了黑洞吸积系统中三种不同的喷流形成机制,即通过驻扎在黑洞和吸积盘的大尺度连接磁场提取黑洞自转能的Blandford-Znajek机制、通过大尺度磁场提取吸积盘自转能的Blandford-Payne机制,以及环形磁场磁压梯度驱动的磁塔机制。目前的数值模拟表明Blandford-Znajek机制能有效产生速度为相对论的喷流,但Blandford-Payne机制是否有效目前还不能下定论。袁峰介绍了他们在磁塔机制方面开展的数值模拟,结果显示该机制与Blandford-Znajek机制在产生喷流的多个方面,包括物质组成、速度和结构等,都存在较大区别。比较肯定的是,这3种机制都需要大尺度规则磁场的存在。

  报告结束后,袁峰与参加报告的师生就黑洞吸积物理以及数值模拟等问题进行了广泛而热烈的讨论。本次学术报告为全台相关的科研人员和学生提供了在黑洞吸积方面难得的学习和交流机会。

会议现场

 




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