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人們認識和理解自然的基本研究范式是：首先是努力尋找并確定共性；其次則開始尋找各種例外、特例~~~

活動星系核和黑洞X射線雙星是高能天體物理的重要研究方向。人們發(fā)現(xiàn)，它們的黑洞質(zhì)量、X射線光度（光度指發(fā)光本領(lǐng)）、射電光度之間在對數(shù)空間里存在非常簡單的線性相關(guān)。這個相關(guān)關(guān)系，即為所謂的共性結(jié)果，被稱為黑洞活動性的基本面（Fundamental Plane）關(guān)系。它對研究活動星系核反饋、噴流的形成機制等具有重要的理論意義。上海天文臺副研究員謝富國（院青促會成員）、袁峰研究員及其合作者在此領(lǐng)域開展了一系列的工作，他們著重關(guān)注了共性之外的特例。首先，他們研究了標準相關(guān)關(guān)系以及新發(fā)現(xiàn)的拐折型相關(guān)關(guān)系之間的區(qū)別及聯(lián)系。進一步地，他們發(fā)現(xiàn)了首個符合拐折型相關(guān)關(guān)系的活動星系核NGC 7213，并利用對射電-X射線相關(guān)關(guān)系三段式相關(guān)關(guān)系的理論作系統(tǒng)解釋。目前兩個工作都已經(jīng)發(fā)表在《皇家天文學會月刊》（MNRAS）上。

在基本面研究中，黑洞雙星具有與天獨厚的優(yōu)勢。它們的演化時標較短，往往會發(fā)生多次爆發(fā)。在爆發(fā)過程中它們的射電光度和X射線光度有非常劇烈的變化，因此可以用來研究基本面關(guān)系里的一個重要組成部分，即（單個源的）射電-X射線光度之間的相關(guān)(參看下圖1的藍色實線)。

近年來，在發(fā)現(xiàn)大量符合標準基本面關(guān)系源以外，人們也在黑洞雙星中發(fā)現(xiàn)一些特殊的源（例外源，outlier），這些源的射電-X射線相關(guān)關(guān)系符合比較復雜的三段式相關(guān)關(guān)系（參看下圖1），即在光度較高時呈現(xiàn)較陡的相關(guān)關(guān)系，在光度適中時呈現(xiàn)較平的相關(guān)關(guān)系，而在光度較低時會回到標準的相關(guān)關(guān)系上。

  圖1：符合不同射電-X射線相關(guān)的源，其中藍色實線對應(yīng)于標準相關(guān)關(guān)系；紅色實線及虛線對應(yīng)于三段式的拐折型相關(guān)關(guān)系。

自然地，拐折是需要理由的！?。ㄐ枰?？不需要么？可以探討一下~~~）“我們團組從耦合的吸積-噴流理論這一主流理論模型出發(fā)，結(jié)合最新的理論進展，揭示了不同相關(guān)關(guān)系的區(qū)別與聯(lián)系。”袁峰研究員介紹。謝富國副研究員進一步解釋，三段式相關(guān)關(guān)系存在的意義在于這些源在爆發(fā)時完整地對應(yīng)于黑洞熱吸積過程的三個階段，即冷卻非常無效的熱態(tài)，冷卻顯著的熱態(tài)，以及冷卻極度重要的冷熱氣體混合態(tài)。而對符合標準相關(guān)關(guān)系的天體源來說，在爆發(fā)過程中主要只對應(yīng)于其中一個態(tài)。目前該工作已經(jīng)發(fā)表在2016年3月份的《皇家天文學會月刊》。

“隨后，我與波蘭哥白尼天文研究所Andrzej A. Zdziarski教授，廈門大學馬任意，以及我臺研究生楊其祥等國內(nèi)外同行一起，發(fā)現(xiàn)了首個符合拐折型相關(guān)關(guān)系的活動星系核NGC 7213?！敝x富國表示，“由于活動星系核的演化時標極其漫長，我們收集了近30年對該類星體的觀測數(shù)據(jù)?！彼麄儼l(fā)現(xiàn)這個源在過去三十年內(nèi)似乎可以看成處于爆發(fā)的消退期。在過去十年內(nèi)的射電-X射線相關(guān)關(guān)系比較平，而在70-90年代少量觀測則表明其處于較陡的射電-X射線相關(guān)關(guān)系（參看圖2）。與此同時，他們還檢驗了該系統(tǒng)的X射線光譜性質(zhì)的變化以及從射電到高能伽馬射線的全波段的光譜，并發(fā)現(xiàn)跟早期他們的理論預期完全一致。該工作即將發(fā)表在2016年年底的《皇家天文學會月刊》。

圖2：NGC 7213的射電-X射線光度相關(guān)關(guān)系

科研文章鏈接： 

1, Interpreting the radio/X-ray correlation of black hole X-ray binaries based on the accretion–jet model

http://mnras.oxfordjournals.org/content/456/4/4377

2, A luminous hot accretion flow in the low-luminosity active galactic nucleus NGC 7213

http://mnras.oxfordjournals.org/content/463/3/2287