摘要
X射线双星时变研究自上世纪六七十年代其发现以来一直是热门的研究课题，特别是爆发过程中的准周期振荡(Quasi-periodic oscillation,简称QPO)现象。天文学家对QPO现象提出了各种模型解释。研究X射线双星时变的方法通常是傅里叶变换，迄今为止依然是天文学领域一种重要的数学工具。但是，在黑洞X射线双星功率谱中，宽带噪声存在明显的非线性成分，这种非线性产生了均方根-通量之间的线性相关性。这表明，我们需要一种研究非线性过程的手段，对产生X射线的机制进行研究。 “慧眼”卫星(硬 X 射线调制望远镜，The hard X-ray Modulation Telescope,简称Insight-HXMT)是我国第一颗空间X射线天文卫星，于2017年6月15日在酒泉卫星发射中心发射成功，标志着我国空间X射线领域进入世界前列。HXMT的主要科学目标包括:对银盘面上新的暂现源进行搜寻，并监测已知的变源;观测X射线双星以研究强引力场或强磁场中的运动和辐射机制;监测并研究伽马射线暴和引力波电磁对应体。依赖于HXMT宽能段、大视场的特性，人们获得了大量成果。 双谱分析方法是研究X射线双星非线性时变中的准周期振荡非常重要的手段。与交叉相干函数类似，双谱中也有双相干的概念，它是一种不同傅里叶频率下相位耦合的度量。本文利用HXMT数据处理软件首先生产出了高级数据产品,包括光变曲线和背景、能谱和背景以及响应文件。然后借助这一工具对两个黑洞低质量X射线双星MAXIJ1820+070和MAXIJ1535-571的非线性变化进行了时序分析，绘制了各曝光文件光变曲线的功率谱和双谱图。低频QPO 一般分为A、B、C三种类型:A型QPO常出现在爆发峰值阶段，计数率很高，伴随弱红噪声分量;B型QPO出现在软中间态，伴随较弱的幂律噪声;C型QPO出现在爆发初期的低硬态和硬中间态，伴随强的带限噪声。当源的计数率发生变化时QPO的类型会发生变化。外部几何薄吸积盘和内部几何厚热吸积流之间的类刚体进动产生了低频QPO。对于倾斜吸积流，自旋会影响盘表面密度骤降的位置从而影响了 QPO频率。同时截断半径也受到吸积率的影响，导致谱态的变化，形成了三种低频QPO的转变。除此之外，盘结构的振荡以及盘冕转换层的振荡也产生了低频QPO。 我们发现，低频QPO在不同的爆发状态下出现不同的双相干模式，例如“交叉”模式和“斜边”模式等。在“斜边”模式中，QPO频率与傅里叶频率中的低频成分存在非线性耦合;而“交叉”模式显示出QPO频率与高频的宽带噪声成分之间的耦合。当它们能够被清楚地区分时，双相干模式在1-100keV的宽能量范围内是相似的。有趣的是，在一些C型QPO中，我们发现了通常在B型QPO中出现的模式。相反地，“斜边”模式是C型QPO的特征，但是我们也在B型QPO中检测到。这表明，不同类型的QPO可能源自相似的产生机制。在黑洞X射线双星爆发过程中，源状态的变化也在双相干模式的变化中有所体现。这表明吸积盘的逐渐变化。在不同的状态中，盘黑体成分和幂律成分所占主导地位不同，导致了对高频、低频信号的调制效果也不同，形成了 “斜边”、“交叉”和“网”三种相干模式。我们还对MAXI J1348-630在爆发期间的数据进行了初步计算，但未发现明显的双相干现象。这或许是由于曝光光变曲线包含了太多类型的QPO,使得单一QPO与宽带噪声的耦合被抑制。 综上所述，双谱分析方法是一种研究非线性过程非常重要方法。这种方法能启发我们在宽带噪声和QPO分量之间存在不同相互作用的QPO模型之间进行区分。例如在吸积-抛射不稳定性模型（AEI）中，QPO与宽带噪声关联，产生的谐波是旋转不稳定性的结果;而在Lense-Thirring进动框架下，QPO双相干的不同模式或许可以利用光深随吸积盘状态的变化，或是喷流、冕、吸积盘的共同作用来解释。
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