黑洞源中谱指数作为质量吸积率的函数：蒙特卡罗模拟与分析描述

在本文中，我们提出理论论证，表明观测上确立的谱指数相对于质量吸积率的饱和效应是黑洞上体（汇聚）流的标志。我们证明谱指数饱和值取决于汇聚流的等离子体温度。我们利用能量耗散与康普顿冷却之间的能量平衡，自洽地计算了康普顿云（CC）等离子体温度作为质量吸积率的函数。我们通过蒙特卡罗模拟黑洞源最内部（CC）的辐射过程，并考虑热运动和体运动作为等离子体运动的基本类型下的康普顿化过程，解释了可观测现象——指数与吸积率的相关性。我们表明，当吸积率增加时，黑洞源演化到高态和甚软态（分别为HSS和VSS），在这些态中，最终的X射线谱中形成了强的类黑体成分和陡峭的幂律成分。这两个成分的同时探测强烈依赖于高能仪器的灵敏度，因为硬幂律尾在最终VSS谱中的相对贡献可能非常低，这就是为什么迄今为止RXTE对VSS X射线谱的观测仅以存在强的类黑体成分为特征。我们还预测了热康普顿化和动力学（体）康普顿化情况下高能e-fold（截止）能量随吸积率演化的特定模式。对于前者，e-fold能量随吸积率单调递减；对于后者，e-fold能量的递减之后在高吸积率下会随之增加。e-fold能量随吸积率的观测演化可以作为黑洞附近最终谱形成中存在汇聚流效应的又一个检验。