Kerr 几何中的光回波：快速 X 射线爆发产生的高频准周期振荡源
天体物理学
2009-11-13 v3
摘要
我们提出，高频准周期振荡（HFQPOs）可由快速旋转黑洞能层内部的等离子体随机形成的 X 射线爆发（闪光）产生。通过直接计算其轨道，我们表明，若观测到的 X 射线光变曲线由大量此类闪光组成，则构成这些曲线的光子会受到黑洞参考系拖曳效应的显著影响；每次此类爆发的光子会以多个（双重或三重） distinct "bunches" 的形式到达无穷远处的观测者，这些"束"之间的时间延迟大致恒定，为 t/M~14，且与爆发的方位角位置无关。我们认为，每隔一个这样的"束"代表那些在光子圆轨道半径处绕黑洞额外运行一圈的光子轨迹（即光子"回波"）。这种系统响应函数中恒定延迟的存在，导致其功率密度谱中出现 QPO 特征，尽管相应的光变曲线由完全随机信号组成。该效应主要归因于黑洞自旋，并显示随着自旋参数 a 减小或爆发径向位置移出静界表面（能层）而逐渐减弱。我们的计算表明，对于 Kerr 参数 a/M=0.99 且质量 M=10*Msun 的黑洞，预期 QPO 频率约为 1.3-1.4 kHz。我们讨论了该模型/结果的合理性、观测意义及其局限性。
引用
@article{arxiv.0712.1084,
title = {Light Echoes in Kerr Geometry: A Source of High Frequency QPOs from Random X-ray Bursts},
author = {Keigo Fukumura and Demosthenes Kazanas},
journal= {arXiv preprint arXiv:0712.1084},
year = {2009}
}
备注
accepted to ApJ (v4); 19 pages, 22 black/white figures