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活动星系核(AGN)的反馈(feedback)是理解黑洞与寄主星系共同演化的关键问题,近年来一直是AGN研究中的热点方向之一。
观测证据和理论研究表明黑洞和寄主星系的演化是耦合在一起的:寄主星系向黑洞提供吸积原料使之活动、增长;同时,黑洞的活动对周围环境(寄主星系)的产生影响,这种影响称为反馈(feedback)。由于反馈的存在,黑洞的增长规律会发生改变,AGN寄主星系的恒星形成规律可能改变。
目前,人们已提出了一些反馈机制,如喷流(jet)、外流(outflow)和辐射加热,但其详细过程仍不清楚。AGN反馈的作用效果之一是寄主星系的恒星形成率的变化,已有证据表明反馈是抑制恒星形成的,但具体过程仍需进一步阐明。因此研究AGN的活动与恒星形成效率(或者反馈效率的关系)是理解反馈的重要途径。反馈机制的解决最终有助于理解类星体和寄主星系的形成与演化。AGN的反馈也是研究AGN的宇宙学演化、AGN与寄主星系的共同演化的核心问题之一。
本文主要从探讨活动星系核的反馈与寄主星系的恒星形成率的关系出发研究反馈机制,为建立反馈模型做出限制或准备,以此推动黑洞与寄主星系的共同演化研究。特点是从理论方面入手,紧密结合观测数据,进行创新性研究。本文的安排如下:
在第一章中,作者介绍了活动星系核及寄主星系的基本性质,如活动星系核的基本观测特征、基本结构、寄主星系的形态等。
第二章中,作者介绍活动星系核的反馈研究现状,重点是反馈机制、能量来源和观测效应。
第三章,是关于Seyfert星系核区的反馈研究,首先介绍Wang etal.(2007)进行星系核区反馈的作用机制、反馈的证据。然后是我们对这一问题的重新研究。作者论证了对于“strict”Seyfert2星系的核区气体面密度可以由氢柱密度估算。在此基础上,我们不仅证实Seyfert星系核区的恒星形成率受到AGN反馈的抑制,而且发现反馈效率与黑洞的吸积率密切相关(黑洞的吸积率越高反馈效率越高),与质量无直接关系。
第四章,作者总结了反馈与寄主星系的共同演化研究的进展并对未来工作进行了展望。
随着SDSS、Spitzer数据的增加和未来中国的HXMT、LAMOST等设备的运行,人们将获得更为丰富的多波段数据来研究AGN寄主星系中的气体恒星形成规律以及在此过程中AGN反馈起何种作用。从而建立反馈理论模型,解释、预言更多观测现象。