星系团与黑洞高能天体物理过程研究

发布时间：2020-06-23 02:48

【摘要】： 本论文研究了星系团和超大质量黑洞中的若干重要的高能天体过程。星系团中维里化的高温电离气体中的电子与宇宙微波背景辐射(CMB)光子发生Compton散射,从而改变CMB的能谱,这种被称为Sunyaev-Zel’dovich(SZ)效应的物理过程是研究宇宙学和星系团结构与演化的独特工具。我们研究了星系团中的磁场对于SZ效应的一种修正机制,称之为磁SZ效应。与经典SZ效应相比,磁SZ效应信号更强,空间分布更陡。结合X射线辐射和SZ谱观测,磁SZ效应可以限制星系团中的磁场强度,如A2163团中心磁场为～30μG。我们分析了WMAP卫星三年数据,对一个星系团样本找到了10σ显著性的SZ效应信号。SZ信号与X射线观测的共同数据拟合显示星系团内热气体(ICM)的分布在维里半径处存在外边界,这可能是星系团外缘存在维里化激波的证据。我们还确认了星系团中重子占总物质的比例低于宇宙均值。磁SZ效应和星系团ICM外部边界的存在将影响利用SZ效应测量宇宙学参数的系统误差。 星系团是研究暗物质性质的天然实验室。我们分析了暗物质-重子粒子碰撞解释“冷流”星系团中心缺乏过冷气体的加热机制。星系团的观测数据给出单位质量暗物质粒子-质子碰撞截面上限为σxp/mx～2×10?25 cm2 GeV?1。ICM能量平衡方程的稳定性分析证明了暗物质-重子粒子碰撞不是“冷流”星系团中心的主要加热机制。我们计算了21个有X射线图像和能谱高分辨率观测数据的星系团中暗物质的等效“温度”(速度弥散)分布,发现部分星系团的暗物质“温度”低于团内气体的温度,证明星系团中存在对气体的非引力加热机制。 星系中心超大质量黑洞的形成问题对于研究星系形成与演化和宇宙再电离具有重要意义。我们首次提出了宇宙早期超大质量黑洞通过对自相互作用暗物质和重子物质的两阶段吸积快速形成的机制,从而解释了类星体SDSS1148+5251的形成,并预言了中心有大质量黑洞的暗星系的存在。我们建立了类星体HE0450-2958的动力学模型,解释了其中心黑洞与伴星系星爆活动的形成过程,证明这是一个由星系高速交会触发的类星体。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：P145.8

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张唯诚;;隐藏的宇宙[J];科学24小时;2011年09期

2 严俊;;天文与天体物理研究现状及未来发展的战略思考[J];中国科学院院刊;2011年05期

3 老诚;;宇宙之最怪异与最神秘[J];发明与创新(中学时代);2011年Z1期

4 王丽;张明容;;从宇宙的年龄看宇宙的演化[J];科技信息;2011年16期

5 王广德;何昕;刘文芳;;主宰宇宙命运的暗物质[J];长春师范学院学报;2011年06期

6 柏鸿耀;;引力透镜现象的研究[J];西华师范大学学报(自然科学版);2011年02期

7 谢懿;;搜寻新的地球和宇宙的边缘[J];世界科学;2011年07期

8 ;[J];;年期

9 ;[J];;年期

10 ;[J];;年期

相关会议论文 前6条

1 ;星系、宇宙分会场报告日程[A];中国天文学会2010年学术年会摘要集[C];2010年

2 ;星系、宇宙学分会场报告摘要[A];中国天文学会2010年学术年会摘要集[C];2010年

3 ;星系、宇宙学分会场报告日程[A];中国天文学会2011年学术年会手册[C];2011年

4 李承奎;;星系团Abell1835的Chandra数据反投影分析及其与XMM-Newton数据的对比[A];中国天文学会2011年学术年会手册[C];2011年

5 毕效军;;暗物质研究和电子超出及其解释[A];新观点新学说学术沙龙文集34：高能天体物理中的热点问题[C];2009年

6 陈勇;;HXMT低能X射线望远镜[A];中国天文学会2011年学术年会手册[C];2011年

相关重要报纸文章 前10条

1 张梦然;“迟暮”星系团中有“旺年”星系[N];科技日报;2010年

2 张梦然;星系超级火山喷发蔚为壮观[N];科技日报;2010年

3 杨牧;天文学家发现最远星系团[N];大众科技报;2002年

4 卢苏燕;天文学家发现最远星系团[N];山西经济日报;2002年

5 毛黎;科学家完成后发座一星系团大范围观测[N];科技日报;2008年

6 ■采访人 本报记者 汪晓东邋■点评人 中科院南京紫金山天文台研究员 王思潮;太空上演四个星系大碰撞[N];人民日报;2007年

7 记者 李学华;太空上演罕见四巨星系连环碰撞[N];科技日报;2007年

8 高博;美发现迄今所知距地最远星系团[N];科技日报;2008年

9 记者 钱铮;眼看着星系中飞出“火球”[N];新华每日电讯;2008年

10 ;世界十大科技进展[N];人民日报;2003年

相关博士学位论文 前10条

1 胡剑;星系团与黑洞高能天体物理过程研究[D];清华大学;2007年

2 王宇;星系群和星系团高温气体中的X射线子结构及中央气体熵超出[D];上海交通大学;2010年

3 顾俊骅;星系团的多波段观测[D];上海交通大学;2011年

4 顾力意;星系团中央区域热气体二维温度结构探测和热力学成分研究[D];上海交通大学;2010年

5 李国亮;多体模拟星系团中的强引力透镜现象[D];中国科学院研究生院（上海天文台）;2006年

6 李成;从大尺度结构到星系形成[D];中国科学技术大学;2006年

7 杨小虎;宇宙大尺度结构的统计研究[D];中国科学技术大学;2002年

8 陕欢源;宇宙再电离时期的相关性研究，星系团中的暗物质，及修改引力理论[D];中国科学院研究生院（国家天文台）;2008年

9 李忠木;演化星族合成的应用[D];中国科学院研究生院（云南天文台）;2008年

10 刘纪认;宇宙中的星系际气体[D];中国科学技术大学;2006年

相关硕士学位论文 前10条

1 闫鹏飞;星系团成员星系光度函数及其动力学[D];南京师范大学;2004年

2 何莹莹;星系的恒星形成性质及其环境效应[D];南京师范大学;2007年

3 李峰;邻近富星系团Abell 2199成员星系动力学[D];南京师范大学;2006年

4 赵丽芳;星系团的恒星形成性质研究[D];南京师范大学;2006年

5 景伟;星系团内成员星系的恒星形成历史研究[D];南京师范大学;2011年

6 王岚;借助引力透镜效应探索暗物质[D];东北师范大学;2008年

7 张仲莉;椭圆星系NGC 1407及其所属星系群中物质的质量分布[D];上海交通大学;2007年

8 郭萌;暗物质天体存在的可能性及其观测[D];东北师范大学;2008年

9 冯畅;暗物质与暗能量相互作用模型的研究与参数计算[D];复旦大学;2009年

10 沈卫华;宇宙引力成团两点相关函数的研究[D];南京师范大学;2004年

本文编号：2726673