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作者：

徐啸天

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摘要：

X射线双星由致密天体(白矮星,中子星,黑洞)与一个正常恒星构成,系统的X射线辐射由双星中的物质传输引发的吸积过程产生.在我的工作中,我主要关注于吸积天体为中子星或者黑洞的X射线双星.X射线双星的形成与演化的研究综合了天体物理中许多基础的分支,因而在第一章绪论部分我先对相关基础背景进行介绍.首先我将描述发生在致密天体周围的吸积过程,吸积会产生X射线辐射并且引发中子星的自转演化,接下来介绍驱动和影响整个双星系统演化的机制:角动量流失机制,物质交流,然后讨论中子星/黑洞X射线双星的部分观测特性以及相应可能的解释,最后总结中子星/黑洞X射线双星的形成演化的标准图像以及其中尚未解决的疑难.在接下来的三章中分别介绍了我硕士期间发表的相关工作.第二章主要讨论黑洞小质疑X射线双星中发现的轨道快速收缩现象,其收缩速率远超出了标准理论的预言.有观测认为A0620-00和XTE J1118+480中存在环双星盘,基于此观测结果我们采用了恒星演化程序MESA研究了环双星盘与内部双星的相互作用.由于环双星盘的形成演化存在很多不确定因素,我们的计算中考虑了以下两种情形:盘形成于单次爆发现象;盘内物质由连续的爆发不断补充.我们证明了环双星盘模型可以通合理的输入参数解释观测到的轨道快速收缩,同时不会引发快速的物质传输率.第三章分析了黑洞小质量X射线双星中伴星为主序前星的可能性.我们用MESA计算了由主序前星和黑洞构成的双星的演化.我们发现潮汐力矩不总是能够锁定主序前星的旋转,因为公共包层演化后主序前星的自转角速度慢于轨道角速度,并且对流包层较深.物质传输只可能发生在主序前星质酸大于1.2 M(?)的情况中,恒星内部核反应点燃的比较剧烈,使得其结束林中四郎线阶段演化后会经历一段时期的膨胀.理论上这些系统的有效温度和轨道周期与观测到Li元素超丰的黑洞小质量X射线双星不相符,因而不支持这些源中存在主序前的小质量伴星.第四章中研究Be/X射线脉冲星中脉冲周期的双峰分布,分布的峰值分别为～10 s和～200 s.基于磁穿透的吸积盘模型,我们讨论了双峰分布背后可能的吸积模式.相较于前人的工作,我们考虑了以下Be/X射线双星中重要的特征:爆发态,宁静态中不同吸积行为的转换,宁静态中吸积盘的结构可能会发生改变.证明了 Be/X射线脉冲星的平衡自转周期由爆发态中的加速力矩与宁静态中的减速力矩的平衡决定,目前观测到的大部分Be/X射线脉冲星应该接近于自转平衡态,并且我们的模型可以自恰地给出观测到的脉冲周期的双峰分布.最后,第五章对已完成的工作进行总结,展望今后开展的工作并展示初步结果.超新星爆发过程中的不对称性会使得致密天体诞生时具有一定的初始速度,称为natal kick.Kick速度对于X射线双星以及双致密天体的形成十分重要,但当前观测上和理论上还没有给出对kick速度很好的限制,接下来的工作中我将尝试用星族合成方法对kick速度以及相应的超新星爆发类型进行限制.

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年份：

2019