三個(gè)特殊活動(dòng)星系核的觀測(cè)研究.pdf

1、特殊天體的發(fā)現(xiàn)可能有重要的提示意義和重要的研究?jī)r(jià)值，因?yàn)橐恍┢者m的、本質(zhì)的規(guī)律有可能在特殊類(lèi)型天體中反映得更充分，并且特殊類(lèi)型天體也可以用于檢驗(yàn)規(guī)律的適用范圍。最近幾十年，活動(dòng)星系核(AGN)和其中央引擎超大質(zhì)量黑洞(SMBH)的研究有極大的進(jìn)展，然而還有一些問(wèn)題沒(méi)有搞清楚。本文將從三個(gè)特殊的AGN的研究出發(fā)，討論與SMBH吸積盤(pán)的熱輻射、反沖的SMBH以及AGN的核區(qū)、星際乃至星系際環(huán)境氣體物理性質(zhì)和起源。
　　第一個(gè)問(wèn)題是SM

2、BH吸積盤(pán)的熱輻射。吸積盤(pán)的標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言了黑洞吸積盤(pán)的熱輻射譜。吸積盤(pán)的熱輻射已經(jīng)在恒星級(jí)黑洞雙星的X射線(xiàn)(X-ray)觀測(cè)中得到了證實(shí)，然而對(duì)于AGN中的SMBH吸積盤(pán)，觀測(cè)證據(jù)還不充分。一般認(rèn)為AGN的X-ray輻射主要來(lái)自于吸積盤(pán)之上的冕區(qū)而不是直接來(lái)自吸積盤(pán)。不過(guò)，對(duì)于質(zhì)量稍小的中等質(zhì)量黑洞，情況有可能不同。本文詳細(xì)研究的第一個(gè)特殊AGN，RXJ1301.9+2747是一個(gè)塞弗特星系，我們根據(jù)光學(xué)光譜估計(jì)其中心黑洞質(zhì)量約為8×1

3、05太陽(yáng)質(zhì)量。其X-ray光譜非常軟，譜指數(shù)達(dá)到了7，遠(yuǎn)高于一般的AGN的接近2。我們發(fā)現(xiàn)其X-ray光譜可以由一個(gè)黑體輻射主導(dǎo)的模型描述，模型中的的黑體溫度為30到40eV，和吸積盤(pán)模型預(yù)測(cè)值吻合。另一方面，RXJ1301.9+2747的X-ray光變曲線(xiàn)顯示其會(huì)出現(xiàn)爆發(fā)態(tài)，持續(xù)時(shí)標(biāo)1到2千秒，在爆發(fā)態(tài)流量會(huì)上升5到7倍，并且X-ray輻射會(huì)變硬。這種爆發(fā)態(tài)在約20ks的時(shí)標(biāo)上重復(fù)出現(xiàn)，并且在間隔9年的XMM和Chandra觀測(cè)中都出

4、現(xiàn)了這種現(xiàn)象。這種光變現(xiàn)象非常罕見(jiàn)且有趣，原因尚不明確，值得后續(xù)研究。
　　第二個(gè)問(wèn)題是搜尋和研究反沖的SMBH。一般認(rèn)為星系的并合會(huì)伴隨著SMBH的并合，并合后的SMBH可能因?yàn)椴粚?duì)稱(chēng)的引力波輻射而獲得反沖速度。數(shù)值相對(duì)論模擬發(fā)現(xiàn)這種反沖速度可能達(dá)到幾千kms-1，使合并后的SMBH脫離星系中心。目前，還沒(méi)有明確的反沖SMBH存在證據(jù)。我們找到了一個(gè)候選者類(lèi)星體SBS1421+511，其Balmer寬發(fā)射線(xiàn)呈現(xiàn)了向藍(lán)端傾斜的輪廓

5、。我們發(fā)現(xiàn)其寬發(fā)射線(xiàn)可以用一個(gè)相對(duì)窄發(fā)射線(xiàn)有1400kms-1整體藍(lán)移速度的圓盤(pán)輻射模型很好的擬合。這個(gè)藍(lán)移速度可以解釋成反沖速度，也可以解釋成雙黑洞的繞轉(zhuǎn)速度，不過(guò)后一種解釋和寬發(fā)射線(xiàn)輪廓在十五年的三次監(jiān)測(cè)中速度幾乎不變的觀測(cè)事實(shí)矛盾。寬發(fā)射線(xiàn)輪廓還存在一些其他可能，需要進(jìn)一步觀測(cè)來(lái)排除。
　　第三個(gè)問(wèn)題是用吸收線(xiàn)研究AGN環(huán)境中的介質(zhì)。類(lèi)星體LBQS1206+1052具有兩套吸收線(xiàn)，分別相對(duì)窄線(xiàn)藍(lán)移700kms-1和1400k

6、ms-1。兩套系統(tǒng)都具有MgⅡ和HeⅠ*吸收線(xiàn)，而第一套中出現(xiàn)了非常罕見(jiàn)的Balmer吸收線(xiàn)。Balmer吸收線(xiàn)一般示蹤高密度介質(zhì)，所以第一套吸收線(xiàn)對(duì)應(yīng)的吸收氣體也很可能具有較高的密度。我們對(duì)類(lèi)星體的光譜監(jiān)測(cè)顯示兩套吸收線(xiàn)都存在吸收強(qiáng)度的變化。我們用了一個(gè)簡(jiǎn)化模型——吸收氣體的電離狀態(tài)發(fā)生了變化并且其他所有物理參數(shù)不變——再現(xiàn)了所有的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并且模型推算的電離參數(shù)變化和光變曲線(xiàn)顯示的連續(xù)譜變化一致。此外，吸收體移動(dòng)的模型不能解釋所有觀

7、測(cè)數(shù)據(jù)。因此我們認(rèn)為L(zhǎng)BQS1206+1052中的吸收線(xiàn)變化是光致電離驅(qū)動(dòng)的。模型顯示藍(lán)移700kms-1的吸收氣體密度為109到1010cm-3，到中央黑洞的距離約為1pc。這個(gè)研究對(duì)兩個(gè)方向的研究有重要提示意義，一是可以對(duì)一個(gè)HeⅠ*吸收線(xiàn)樣本進(jìn)行光譜和測(cè)光監(jiān)測(cè)，解決吸收線(xiàn)光變是電離狀態(tài)變化還是吸收體移動(dòng)導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題;二是可以對(duì)Balmer吸收線(xiàn)樣本進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這有助于確定吸收體的位置和物理參數(shù)，進(jìn)而可以系統(tǒng)性的研究AGN環(huán)境中高密度