三個特殊活動星系核的觀測研究.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價值，因為一些普適的、本質(zhì)的規(guī)律有可能在特殊類型天體中反映得更充分，并且特殊類型天體也可以用于檢驗規(guī)律的適用范圍。最近幾十年，活動星系核(AGN)和其中央引擎超大質(zhì)量黑洞(SMBH)的研究有極大的進展，然而還有一些問題沒有搞清楚。本文將從三個特殊的AGN的研究出發(fā)，討論與SMBH吸積盤的熱輻射、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。
　　第一個問題是SM

2、BH吸積盤的熱輻射。吸積盤的標準模型預(yù)言了黑洞吸積盤的熱輻射譜。吸積盤的熱輻射已經(jīng)在恒星級黑洞雙星的X射線(X-ray)觀測中得到了證實，然而對于AGN中的SMBH吸積盤，觀測證據(jù)還不充分。一般認為AGN的X-ray輻射主要來自于吸積盤之上的冕區(qū)而不是直接來自吸積盤。不過，對于質(zhì)量稍小的中等質(zhì)量黑洞，情況有可能不同。本文詳細研究的第一個特殊AGN，RXJ1301.9+2747是一個塞弗特星系，我們根據(jù)光學(xué)光譜估計其中心黑洞質(zhì)量約為8×1

3、05太陽質(zhì)量。其X-ray光譜非常軟，譜指數(shù)達到了7，遠高于一般的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，和吸積盤模型預(yù)測值吻合。另一方面，RXJ1301.9+2747的X-ray光變曲線顯示其會出現(xiàn)爆發(fā)態(tài)，持續(xù)時標1到2千秒，在爆發(fā)態(tài)流量會上升5到7倍，并且X-ray輻射會變硬。這種爆發(fā)態(tài)在約20ks的時標上重復(fù)出現(xiàn)，并且在間隔9年的XMM和Chandra觀測中都出

4、現(xiàn)了這種現(xiàn)象。這種光變現(xiàn)象非常罕見且有趣，原因尚不明確，值得后續(xù)研究。
　　第二個問題是搜尋和研究反沖的SMBH。一般認為星系的并合會伴隨著SMBH的并合，并合后的SMBH可能因為不對稱的引力波輻射而獲得反沖速度。數(shù)值相對論模擬發(fā)現(xiàn)這種反沖速度可能達到幾千kms-1，使合并后的SMBH脫離星系中心。目前，還沒有明確的反沖SMBH存在證據(jù)。我們找到了一個候選者類星體SBS1421+511，其Balmer寬發(fā)射線呈現(xiàn)了向藍端傾斜的輪廓

5、。我們發(fā)現(xiàn)其寬發(fā)射線可以用一個相對窄發(fā)射線有1400kms-1整體藍移速度的圓盤輻射模型很好的擬合。這個藍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，不過后一種解釋和寬發(fā)射線輪廓在十五年的三次監(jiān)測中速度幾乎不變的觀測事實矛盾。寬發(fā)射線輪廓還存在一些其他可能，需要進一步觀測來排除。
　　第三個問題是用吸收線研究AGN環(huán)境中的介質(zhì)。類星體LBQS1206+1052具有兩套吸收線，分別相對窄線藍移700kms-1和1400k

6、ms-1。兩套系統(tǒng)都具有MgⅡ和HeⅠ*吸收線，而第一套中出現(xiàn)了非常罕見的Balmer吸收線。Balmer吸收線一般示蹤高密度介質(zhì)，所以第一套吸收線對應(yīng)的吸收氣體也很可能具有較高的密度。我們對類星體的光譜監(jiān)測顯示兩套吸收線都存在吸收強度的變化。我們用了一個簡化模型——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)了所有的觀測數(shù)據(jù)，并且模型推算的電離參數(shù)變化和光變曲線顯示的連續(xù)譜變化一致。此外，吸收體移動的模型不能解釋所有觀

7、測數(shù)據(jù)。因此我們認為LBQS1206+1052中的吸收線變化是光致電離驅(qū)動的。模型顯示藍移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。這個研究對兩個方向的研究有重要提示意義，一是可以對一個HeⅠ*吸收線樣本進行光譜和測光監(jiān)測，解決吸收線光變是電離狀態(tài)變化還是吸收體移動導(dǎo)致這個問題;二是可以對Balmer吸收線樣本進行監(jiān)測，這有助于確定吸收體的位置和物理參數(shù)，進而可以系統(tǒng)性的研究AGN環(huán)境中高密度