《天体物理学》

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1、《天体物理学》第五章吸积过程讲授：徐仁新北京大学物理学院天文学系“Astrophysics”http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/R.X.XuA+BC+(,,...)释放能量：依赖于相互作用电磁化学能，核力核能…融合方式：一般用截面描述微观作用几率N-12[]TI,[]LBNA[I]=L-2T-1“Astrophysics”http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/R.X.Xu为什么要研究吸积？•吸积：中心天体“吸引和积累”周围物质的过程。天体通过该过程而释放引力能•考虑物质被质量M天体吸积至

2、半径R处：m能量释放效率=gGMmRRGM0.15MM/sun226mccRR/(10cm)M8MeV~~0.009nucl938MeV•在研究致密天体（M/R大；白矮星、中子星、黑洞）时，吸积因素不能忽略！“Astrophysics”http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/R.X.Xu1，Roche瓣与双星演化双星系统的等引力势面：Roche瓣•考虑质量M、M质点位于r、r处，且质点互相以绕转1212M在质点共转参照系中，处于位矢r的势能1r1.rGMGM122a2()rr121rrrr2M122引力势离

3、心力势•r>>r或r：质点质量于~质心，引力等势面近似具有柱面12•r<~r1或r2：离心势项可忽略，等势面~沿r1-r2方向的轴对称性“Astrophysics”http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/R.X.Xu1，Roche瓣与双星演化双星系统的等引力势面：Roche瓣•公转轨道平面内的等势线第一Lagrange点L（鞍点）1临界Roche面2/30.49(/MM)Ra1212/31/30.6(/M)ln[1(MMM/)]1212L3L22/30.49(MM/)Ra2122/31/30.6(M/M)ln[1(M/M)]21

4、21L和L也是不稳定鞍点23M>M12递增：L、L、L、L=L12345“Astrophysics”http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/R.X.Xu1，Roche瓣与双星演化双星系统的分类：•依恒星体积相对于Roche瓣的大小不相接双星接近Roche瓣时：星风吸积半相接双星物质交流相接双星公共包层（CE）“Astrophysics”http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/R.X.Xu1，Roche瓣与双星演化双星演化一例：(25+10)M⊙•(a)：未演化的密近双星•(b)：充满Roche瓣•

5、(c)：氦星（Wolf-Rayet星?）双星•(d)：超新星爆发（手放1.4!）•(e)：X射线双星（星风吸积）•(f)：X射线双星（经L点吸积）1•(g)：（氦星+中子星）双星•(h)：第二次超新星爆发双中子星系统?PSRB1913+16（Hulse-Taylor双星）PSRJ0737-3039A和PSRJ0737-3039B检验包括GR在内引力理论的重要场所GW170817“Astrophysics”http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/R.X.Xu2，吸积产能率与光子能量致密天体吸积能够高效地释放能量：•引力能释放效率依赖于M/R

6、值MMM/sunG0.15g26cRR/(10cm)白矮星：R~109cm，<~gnucl中子星：R~106cm，~0.15g黑洞？若最小稳定圆轨道半径r以内不能向外辐射，msSchwarzschild黑洞：~0.06g极端Kerr黑洞：g~0.45“Astrophysics”http://www.phy.pku.edu.cn/~xurenxin/R.X.Xu2，吸积产能率与光子能量致密天体吸积产生高能辐射（X或）：•若引力能只转化为一个光子（完全不热化）GMmpM10km137MeV1RMRsun•若引力能以接近黑体的热辐射形式释放（完全热化）

7、1/41/4LL10kmk1.67keV224RLREdd•实际情况下，吸积粒子具有不充分的热化