热吸积流中质子 - 质子相互作用产生的伽马射线辐射
高能天体物理现象
2015-06-15 v1
摘要
我们提出了一个关于超大质量黑洞周围双温吸积流中通过中性π介子产生和衰变产生伽马射线辐射的模型。我们通过考虑 (1) 光子转移中的相对论效应和 (2) 吸积流辐射场对伽马射线光子的吸收，改进了此前对此类强子伽马射线辐射的研究。我们采用了辐射过程和流体动力学过程的完全广义相对论描述，这使得我们能够研究其对黑洞自旋的依赖性。自旋值强烈影响约 10 个引力半径范围内的伽马射线发射率。对于总光度 L < 0.001 爱丁顿光度的吸积流，其中心区域对能量低于 10 GeV 的光子主要是透明的，从而允许研究时空度规的效应。对于此类 L，伽马射线 (0.1-10 GeV) 与 X 射线 (2-10 keV) 光度比 L_{0.1-10 GeV}/L_{2-10 keV} << 0.1 的观测上限可以排除黑洞的快速旋转；另一方面，测得 L_{0.1-10 GeV}/L_{2-10 keV} ~ 0.1 不能被视为快速旋转的证据，因为这种比率也可能源于伽马射线发射率的平坦径向分布（这将发生于整个流体内质子的非热加速）。当 L > 0.01 爱丁顿光度时，来自最内层区域的伽马射线辐射被强烈吸收，观测到的伽马射线不携带关于黑洞自旋值的信息。我们指出，如果在半人马座 A (Centaurus A) 中观测到的 X 射线辐射来自吸积流，那么除非该吸积流包含一个慢速旋转的黑洞且其中的质子处于热平衡状态，否则来自该流的强子伽马射线辐射应对从该物体核心观测到的 MeV/GeV 辐射有显著贡献。
引用
@article{arxiv.1304.3272,
title = {Gamma-ray emission from proton-proton interactions in hot accretion flows},
author = {Andrzej Niedzwiecki and Fu-Guo Xie and Agnieszka Stepnik},
journal= {arXiv preprint arXiv:1304.3272},
year = {2015}
}
备注
11 pages, 8 figures, accepted in MNRAS