特殊AGN的光学和红外光谱研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qyqwoaini
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利用活动星系核(Active Galactic Nuclei,AGN)来研究星系中央黑洞和星系的共同演化是星系天文学的一个重要的课题,吸积盘是黑洞吸积气体增长质量的主要媒介,宽线双峰是研究吸积盘性质的重要手段。受观测限制,迄今对于宽线双峰的研究主要集中于Hα。据此虽然可以限定盘状发射区的几何和运动学性质,却难以对吸积盘的物理条件以及照射光源的谱能量分布进行有效诊断。除了黑洞的吸积之外,AGN对寄主星系的反馈也是共同演化的重要方面。在众多的反馈机制中,外流是最常见的形式,在观测上主要表现为光谱上的宽吸收线(Broad Absorption Lines,BALs)和蓝移的发射线。但目前对外流的发射线和吸收线的研究还存在一些薄弱的地方,如来自外流的蓝移的低电离发射线,宽线区(Broad emission Line Region,BLR)尺度的外流中发射线和吸收线的关系,蓝移速度很大的[OⅢ]外流等。本文通过一些“奇异”类星体光谱的详细研究,试图理解AGN的吸积盘、宽线区、窄线区、发射线和吸收线外流关键结构成分,以及这些成分之间可能的联系。(1)我们获得了一个著名的射电燥的盘发射AGN(3C 332)的准同时的光学和近红外光谱。除了 Hα外,我们首次在近红外光谱上探测到了 HeⅠλ10830(+Paγ)和Paα的宽线双峰轮廓。同时,在光学光谱上,我们在Hα的蓝端也探测到了一个宽线双峰结构,这个宽线双峰很可能来自HeⅠ λ5877。这些发射线的宽线双峰轮廓之间没有明显的差别,可以认为产生自吸积盘相同的区域内。通过光致电离模型,我们可以在均匀密度的假设下限定吸积盘发射区的密度。如果我们假定吸积盘密度沿着法线方向的分布为ne(z)∞ 10z/l0,其中z是距离吸积盘表面的深度,我们也可以通过这些发射线来限定log l0(cm)。这两种模型都可以解释除了 Hα/Paα之外的宽线双峰的线比。X-ray观测表明3C 332存在一个内禀的吸收体,可以推测3C 332应该有一定的红化。考虑到红化的影响,改进后的单一密度模型可以解释所有的双峰轮廓宽发射线流量比,而且限定的密度范围和未加红化的模型限定的密度范围很接近。但是,加上红外的影响后,多密度模型仍然不能产生观测的Hα/Paα,这暗示着吸积盘发射气体可能有更复杂的结构。(2)我们对类星体 SDSS J163345.22+512748.4(SDSS J1633+5127)光学和近红外光谱上的发射线和宽吸收线做了详细的研究。发现MgⅡ和紫外FeⅡ的主体部分相对于静止系有~2200 km s-1的蓝移。这个蓝移成分也可以在Hα中探测到。通过这些蓝移的发射线,可以得到发射线外流的覆盖因子,密度,柱密度和电离参数等性质。通过这些性质可以知道发射线气体位于宽线区附近。另外,我们在光谱上发现了 HeⅠ*10830,MgⅡ,和HeⅠ*3889的宽吸收线。如果假设吸收线外流的柱密度足够厚,电离波前充分发育,通过这些吸收线可以得到宽吸收线外流的电离参数的范围,这个范围和发射线外流的电离参数范围类似。但宽吸收线外流的的柱密度比发射线外流的柱密度小了约两个量级。在发射线外流和吸收线外流有相同密度和电离参数但柱密度不同的假定下,可以通过一个简单的运动学模型同时生成了 MgⅡ蓝移的发射线和宽吸收线的轮廓。对于SDSS J1633+5127来说,由于观测的限定,我们无法对这个假设进行检验。在另外一个宽吸收线类星体SDSS J075133.35+134548.3(SDSS J0751+1345)中,我们在其光学和红外光谱上探测到了 HeⅠ*10830,HeⅠ*3889,MgⅡ和AlⅢ的宽吸收线。通过这些不同离子的吸收线,我们可以限定宽吸收线外流的性质并且发现这个外流同样位于SDSS J0751+1345的宽线区附近。外流的柱密度以及电离参数和SDSS J1633+5127中的宽吸收线外流很接近。幸运的是,SDSS J0751+1345中宽吸收线外流的密度可以很好的限定,而限定的结果也和SDSS J1633+5127的发射线外流接近。这显示我们之前关于SDSS J1633+1345中关于宽吸收线外流和蓝移发射线外流之间关系的假设。为了进一步研究低电离发射线外流的性质,我们系统研究了 16个(包含SDSS J1633+5127)MgⅡ发射线峰值对应的蓝移速度大于1500 km s-1的类星体小样本,对于其中的部分类星体,我们发现其Hβ也表现出蓝移的轮廓,该样本的宽吸收线发生率明显高于正常类星体。此外,在一个包含74个有光学和紫外光谱观测的类星体样本中,我们发现了 5个[OⅢ]最大蓝移速度大于7000 km s-1的类星体。结合对应速度范围内的蓝移的CⅣ和MgⅡ发射线,我们发现外流气体的密度和[OⅢ]的临界密度接近。外流气体到中央引擎的距离不大于20pc,这个距离对应的是窄线区的内边缘。
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