费米耀变体的喷流与吸积特征研究

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耀变体作为活动星系核中最为激烈的一个子类,通常具有高光变高偏振等现象。它们的辐射主要是由相对论喷流主导的,通常其喷流被认为是指向地球的观测者的。耀变体作为已经被证实是大部分河外GeV-TeV辐射来源的一类天体,是研究宇宙γ射线背景、星际间磁场和对河外背景辐射的贡献等的主要目标。它们的宽波段能谱分布(SED)通常是双峰的,这可以很好地用同步辐射和喷流中相对论电子的逆康普顿散射来解释。耀变体根据其发射线特征又可分为平谱射电类星体(FSRQs)和蝎虎天体(BL Lacs),这个分类方法虽然简便但却不太严谨,所以研究两者的物理性质的区别与联系一直是耀变体领域的前沿课题。本文中,我们研究了两者的一些观测参数和物理参数之间的相关性,试图从物理本质上对两者表现出的差别作出解释。本文共分为五章:第一章是对活动星系核的简单介绍,包括其基本特征,基于观测特征的分类,以及其目前最为广泛接受的模型。第二章我们介绍了耀变体,包括其观测特征,能谱特征,光变特性以及讨论热度居高不下的“耀变体序列”。在第三章中,着重介绍了耀变体辐射的机制,包括黑体辐射、同步辐射和逆康普顿散射,以及解释双峰结构的轻子与强子模型。第四章和第五章是我们的研究内容。在第四章中我们从文献中收集了442个耀变体的数据,这些耀变体包括215个FSRQs和227个BLLacs,通过数据研究了耀变体的喷流功率与多波段光度的相关性。研究结果表明:(1)对于FSRQs,喷流功率与射电、光学波段、X射线和γ射线的光度都有强相关性,且光度分布顺序为logLγ>logLO>logLX>logLR。(2)对于BLLacs,喷流功率与射电、光学波段和γ射线的光度都有强相关性,但是喷流功率与X射线的光度只有弱相关;BL Lacs的光度分布顺序为logLO>logLγ>logLX>logLR,而且BLLacs的各波段光度都小于FSRQs。我们认为这些差异是由于FSRQs与BL Lacs的内禀属性不同导致的,主要可归因为吸积模式的不同和喷流辐射机制的不同等。第五章中我们进一步收集了 94个BL Lacs和184个FSRQs的黑洞质量、吸积盘光度,光学到γ射线宽带谱指数,然后又根据黑洞质量计算了爱丁顿光度,并进一步计算了爱丁顿比,通过研究它们之间的相关性我们发现:(1)FSRQs的红移与爱丁顿比整体上都大于BL Lacs。(2)在光学到γ射线宽带谱指数αOγ与爱丁顿比LDisk/LEdd的关系中,BL Lacs显现出强烈的负相关而FSRQs则几乎没有相关性。(3)FSRQs的喷流功率Pjet与黑洞质量MBH具有强烈的正相关关系,与其爱丁顿比LDisk/LEdd只有微弱的正相关性。相反的,BL Lacs的喷流功率Pjet与黑洞质量MBH呈现微弱的负相关,而与爱丁顿比LDisk/LEdd却有强烈的正相关。这些区别都反映出两者之间的吸积模式,喷流形成机制等内禀物理性质很可能截然不同,并且暗示两者之间可能具有演化关系。
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