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大质量X射线双星由致密星和10M⊙以上的大质量恒星组成。系统中的致密星(黑洞或中子星)通过星风吸积或通过洛希瓣渗溢吸积产生X射线辐射。大质量X射线双星为大质量恒星和致密星的理论研究提供了独特的诊断环境，可以通过它们的观测特性来检验大质量恒星的演化、探索大质量恒星星风结构、研究致密星周围物质的吸积过程、以及测量致密星的基本的物理参数等。
本论文讨论大质量X射线双星系统中致密星同光学伴星的星风的相互作用，及密度跃变环境下超新星爆发的演化过程。
对于致密星为中子星的大质量X射线双星系统，原有的平衡周期理论难以解释一些新发现的系统在自转周期-轨道周期图上的分布及它们表现出的特殊观测性质。OB/中子星双星系统不再局限于超巨星/中子星系统，出现了光学星可能处于主序阶段、中子星处于星风吸积相或螺旋桨相甚至射电脉冲辐射相的双星系统。一个能反映所有可能OB/中子星双星系统状态及其在自转周期-轨道周期图上的理论分布毫无疑问不仅对现有和未来的观测资料分析提供帮助，而且能使理论模型更加定量的接受观测的考验。我们在第三章详细计算了星风环境下中子星的自转周期演化过程，结合现有理论的发展对Davies＆Pringle(1981)提出的模型做了细致的改正。最后在考虑了伴星星风损失率和中子星磁场衰减随时间的演化情况下，应用修正后的模型计算了中子星自转周期的演化，得到了星风吸积发生前中子星在自转周期-轨道周期图上的完整分布及中子星所处的状态。模型结果与目前观测到的OB/中子星双星系统在自转周期-轨道周期图上的分布符合得相当好。
Be/X射线双星系统的研究在最近几年才获得极大的发展，主要归因于它们是暂现源，而且Be星本身星风盘的形成机制一直是悬而未决的难题。只有对历年来多波段观测数据进行统一考察，并且与孤立的Be星的观测结果相对比，才能发现星风盘的长期演化情况及其与致密星X射线爆发活动间的关系。目前能成功解释绝大部分Be/X射线双星系统爆发特性的模型为星风盘截断模型。鉴于该模型在Be/中子星系统的成功应用，我们在第四章将其推广到理论上存在、但观测上仍未证认的Be/黑洞及Be/白矮星双星系统中.考察截断效应受星风盘粘滞系数、光学星质量、致密星质量、双星轨道周期及轨道偏心率等因素的影响情况。最后结合Podsiadlowski，Rappaport，＆Han(2003)从双星演化模型的蒙特卡洛计算得到的大质量黑洞双星诞生时的轨道周期-光学星质量分布，提出目前尚未发现Be/黑洞双星系统的一种可能的解释，即绝大部分Be/黑洞双星系统诞生时就具有较窄的轨道周期(三十天以内)并且轨道偏心率较小，在这样的系统内，Be星风盘被伴星有效截断，盘内物质难以通过内拉格朗日点流向致密星。在径向星风的主导作用下黑洞的物质吸积率很低，其X射线辐射光度较低(与宁静态Be/中子星双星系统的光度相当)，所以一方面难以被探测到，另一方面即使被探测到也很难与宁静态Be/中子星双星系统区分开来。我们也讨论了到演化后期，当光学星充满洛希瓣时，大质量X射线双星与目前所观测到的极亮X射线源的关系，指出极亮X射线源的前身很可能有一部分是的Be/黑洞双星系统。
目前所观测到的极亮X射线源中至少有一颗与超新星遗迹成协。如果极亮X射线源与大质量X射线双星有关，那么对它的超新星遗迹演化的估算就必须要考虑其前身大质量恒星星风对周围环境的影响。作为对该问题的初步探索，我们计算了密度跃变环境下的超新星爆发的演化情况。在第五章，我们指出传统的超新星遗迹演化的Sedov模型不能正确描述有密度跃变环境下的超新星爆发情况，尤其是对于在大质量恒星前身星吹出的星风腔内的爆发，由Sedov模型会得到过高的爆发能和过长的动力学演化时间。虽然这一点曾被注意到，而且有大量相关的数值模拟工作，但一直缺少便于直接应用到超新星遗迹观测的解析模型。我们的工作首次得到密度跃变环境下超新星爆发的解析解，并得到在一些有意义的极端情况下的半解析表达式，我们将计算结果应用到超新星遗迹N132D上，结合具体的观测数据得到了能自恰的描述该遗迹基本爆发情况的物理参量。另外，我们的结果也可用于超新星在分子云中爆发最后从云层中突破的情况。
在本论文中，首先对OB/X射线双星(第一章)以及Be/X射线双星(第一章)的观测和理论现状概况所了综述，然后在第三章到第五章阐述了自己的研究工作。主要包括：超声速径向星风下中子星的演化，致密星(中子星、黑洞、白矮星)对Be星风盘的潮汐截断，以及密度跃变环境下超新星爆发后遗迹的演化。最后，在第六章中总结了所做工作的内容和结果，指出所应用的理论模型存在的问题，并对未来的观测和理论研究作了展望。