低频准周期振荡谱与莱斯-瑟林进动

我们证明，黑洞双星（以及中子星）功率密度谱中观测到的低频准周期振荡（QPO）可以用莱斯-瑟林进动来解释。这一观点在过去曾被多次提出，简单的单半径模型能够定性地匹配观测到的QPO频率随特征半径减小而增加的趋势，这与截断盘模型的预测一致。然而，该模型也预测频率强烈依赖于自旋，并在最后稳定轨道处给出最大频率，该频率通常远高于在所有黑洞双星中观测到的约10Hz的显著恒定最大频率。我们模型的关键在于，进动发生在热内流的一个径向延伸区域。外半径由上述盘的截断半径决定，但内半径远在最后稳定轨道之外，位于数值模拟显示密度因错向流而急剧下降的点。基于物理动机的该内半径解析估计表明，它随a_*增加而增大，从而以几乎完全抵消预期随自旋增加的方式降低预期频率。这使得最大预测频率与a_*无关，稳定在约10Hz，与观测一致。这是第一个在公认的吸积流几何背景下同时解释频率和谱的QPO模型。