黑洞—脉冲星系统强引力中的光传播效应

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1、中国科学技术大学硕士学位论文黑洞一脉冲星系统强引力中的光传播效应作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：李春灵天体物理袁业飞教授二零一四年五月㈣㈣㈣洲岫籼刚洲㈣IY2589974UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster’SdegreeLiqhtprODagatIOnIntneStrOng-■IIVgravitationalfieldofpulsar-·blackholebinarysystemAuthor’SName：Speciality：Supervisor：Finishedtime：Ch

2、un．LingLi—AstrophysicsProf．Ye．FeiYuanMay，2014中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文

3、编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。吣么开口保密(——年)作者签名：挞曼签字日期：迦f生：§：垒导师签名：盔丝型签字日期：—互翌坠哗摘要脉冲星是宇宙中最精确的时钟，其信号周期的精确度能够超过原子钟。1979年，Hulse和Taylor发现了脉冲双星PSRB1913+16(脉冲星带有一个中子星伴星)，该系统轨道周期的衰减率与广义相对论预言的由引力辐射造成的轨道衰减相符合，这间接验证了引力波的存在。到目前为止，广义相对论仅仅

4、在弱场(例如太阳系)中被正确检验，脉冲双星的发现为未来在强场中精确检验广义相对论提供了可能。若脉冲星的伴星是一个黑洞，那么引力效应将更加显著，我们可以利用脉冲星精准的脉冲到达时间作为研究强引力物理和黑洞性质的探针。本文研究的对象是脉冲星围绕星系中心超大质量黑洞做轨道运动的双星系统。脉冲星发出的脉冲在到达地球的过程中，如果途径黑洞附近，会被强引力场弯曲，原则上可以通过观测接收到的脉冲来研究黑洞和强引力场的性质。我们以围绕银河系中心超大质量黑洞SgrA木做圆周运动的脉冲星为例，分析了强引力场对脉冲路径的影响和脉冲到达时间的延迟。结果表明，脉冲轨迹和时延敏感依赖于观测者的观测倾

5、角。观测角越大，强引力场效应就越显著。相比于黑洞的引力质量，黑洞自旋对结果的影响较小；当观测者偏离脉冲星轨道平面较大(即观测角较小时)，黑洞自旋造成的效应明显变小；因此，需要借助高精度和灵敏度的望远镜来探究黑洞自旋的影响。随着大型射电望远镜FAST、SKA等的建成使用，我们有理由相信，发现更多、距离SgrA幸更近的脉冲星指日可待。关键词：银心，脉冲星一黑洞双星，光线弯曲，时延ABSTRACTABSTRACTPulsariSthemostaccurateclockinouruniverse，theaccuracyofitsperiodISmorethanthatofatom

6、icclock．In1979，HulseandTaylordiscoveredthebinarypulsarPSRB1913+16(apairofneutronstars，oneofwhichisapulsar)whichhasadecreaseinitsorbitalperiodataratebeingconsistentwiththepredictionofEinstein’Sgeneralrelativitywhichisduetotheorbitalenergylosstakenawaybygravitationalwave．Thisdiscoveryprovid

7、edindirectevidencefortheexistenceofgravitationalradiation．Uptoknow,generalrelativityhasonlybeentestedintheweakfieldregime(suchasthesolarsystem)witllhighprecision．Thediscoveryofpulsarbinarymadetheprecisiontestofgeneralrelativityintheregimeofstrongfieldbepossible．Ifth