类星体多历元光谱光变的研究

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类星体(QSO或Quasar)是活动星系核(Active Galactic Nuclei,AGN)中的最明亮的一个子类,类星体的光变对于研究活动星系核的内部结构、辐射机制、演化历史都有着非常重要的意义。而本文主要从类星体的光学光谱光变入手,通过收集大样本的多历元观测,并综合其他波段的数据来研究类星体光变的特征。  第一章综述部分主要介绍了活动星系核目前的分类情况,统一模型和尘埃环模型。这部分主要讲述了由于倾角效应导致我们观测AGN时产生的不同子类,以及各个子类的特征和之间的联系。随后的两节主要从射电到γ-ray的类星体的能谱特征,和AGN连续谱、发射线的光变特征及其物理起源来介绍类星体的光变。  在二到四章中,我们主要对斯隆数字巡天(SDSS)的多历元类星体光变做了一系列的研究工作:  (一):我们首先从DR7(Data Release7)中的105783类星体中选出了一个60个源的类星体样本,每个源都拥有6次或6次以上的历元,最大时间跨度约为10年的量级,这使得我们对个源和样本都可以进行全面的研究。我们利用该样本对光谱谱指数和连续谱光度关系,发射线光度和连续谱光度关系,Baldwin效应,发射线宽度与光度关系,光变幅度随红移、光度、黑洞质量、吸积率的变化等关系分别对个源和样本都做出了充分的研究,并将个源的结果与样本的统计结果进行比较。  (二):从SDSS DR7&9的类星体中,我们初步选出了7000多个有两次以上观测的类星体,再根据红移、光变、红化、信噪比等条件最后筛选出2169对类星体,来进行颜色变化的研究。由于DR7&9使用了不同的光谱仪以及其他的一些系统差异,我们通过对前后恒星的比较做出了一条改正谱线来修正两期数据的系统差异。另外,利用两套不同的颜色判断方法,我们发现大部分类星体(94%)表现为变亮变蓝(BWB)的特性,而只有极少数的类星体是变亮变红(RWB)的。如果我们假设光变的起源是吸积盘的不稳定性导致的。而产生变蓝和变红是由于光变产生在吸积盘的位置里外有区别所导致的。那么,如果不稳定性扰动产生在吸积盘的外部区域,并向内传则光谱变亮变红。相反,则变亮变蓝。  (三):在上个样本的挑选中,我们通过肉眼筛选出了20个红化极为严重并伴随有“态转变”的类星体。通过光学与X-ray的观测,我们发现了一个可能由尘埃团块遮挡吸积盘引起的“食变”现象的个源(SDSS J2317+0005),而且定出了它的食变时长小于65天。开始,我们假设这个尘埃团块来源于尘埃环周围,但是经过大致的计算发现按照开普勒运动的尘埃尺寸却不足以遮挡吸积盘相应的辐射区域,于是我们认为该尘埃团块可能存在于更靠中心的,速度更快的内流或是外流之中,而其在运动过程中正好遮挡了我们的视线到吸积盘的方向。  最后两章中,是对以上工作的总结和未来的延伸方向。随着时域巡天的迅速发展,这非常有利于我们寻找一些变化迅速、奇特的天体来研究。而“态转变”这类极端红化的类星体就非常适合,而且寻找这类颜色偏红的类星体有利于我们研究其演化周期。同时,我们也可以利用多历元光谱反响映射(RM)的方法来测量高红移类星体的黑洞质量。另外,高红移类星体的搜寻,以及AGN喷流和吸积之间的关系也依旧是非常有意义的课题。
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