高光度活动星系核的吸积研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘杰英 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2011-05-26 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院（云南天文台） |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 刘碧芳 ; 黄润乾 |
| 关键词 | 超大质量黑洞：吸积盘 吸积盘的冕——活动星系核：光学 紫外 X-射线 |
| 其他题名 | A Study of the Accretion Flow in High-luminosity Active Galactic Nuclei |
| 学位专业 | 天体物理 |
| 中文摘要 | 吸积是宇宙中普遍存在的现象，是许多致密天体剧烈活动的能量来源。自从上世纪70年代吸积盘模型提出以来，吸积盘理论的研究取得了巨大的进展。而在观测方面，近年来地面以及空间卫星观测设备的改进，为吸积模型的限制和验证提供了观测证据。在本文中，我们结合近年的光学、紫外、X-射线等波段的卫星观测数据，应用初步建立的盘冕耦合模型（盘和冕之间存在能量交换和物质交换——盘气体蒸发至冕和/或冕气体凝聚至盘）对活动星系核中的一类——高光度活动星系核（high-luminosity AGNs, HLAGNs）的吸积过程进 行研究。在本文中HLAGNs包含具有较高光度（吸积率大于0.01倍爱丁顿吸积率）的射电宁静的Seyfert 1星系和类星体。 第一章为引言部分。我们简单回顾了AGNs的观测特征、分类、统一模型以及不同类型AGNs的吸积研究，并重点介绍了HLAGNs中的吸积模型的研究意义和进展。 在第二章，通过分析斯隆数字巡天卫星（Sloan Digital Sky Survey, SDSS）第四次释放的光学数据以及ROSAT的卫星数据分析，我们构建了一个由240个射电宁静的Seyfert 1星系和类星体（QSO）组成的蓝色活动星系核样本。相比之前类似的工作（Wang et al. 2004, Vasudenva & Fabian 2007），我们的样本无论是数量还是观测质量上都有显著的优越性：样本中的所有天体的光学和X-射线数据分别来自SDSS和ROSAT卫星，从而避免了相同波段利用不同卫星仪器观测所带来的仪器误差的影响；蓝色AGNs消光影响较小，其光学辐 射以及X-射线辐射能更好地表征黑洞吸积的本征辐射；样本数目较完备，也更能代表1型活动星系核的共有特性。我们对样本进行统计分析发现硬X-射线相对于热光度之比（L2−10 keV/Lbol）是随爱丁顿比（Lbol/LEdd）的增大而减小的，而与黑洞质量（MBH）没有相关性。我们首次应用盘冕耦合模型（Liu et al. 2002，2007 ）分析认为：这有可能是由于在高吸积率的情形下，薄盘提供大量的软光子与冕内热电子的强康普顿作用使得冕有效地被冷却，冕内物质不断的凝聚到盘内，从而冕在高吸积率下变得更弱。而L2−10 keV/Lbol不依赖 于黑洞质量MBH，这同样可以用盘冕耦合模型进行解释。因为冕的结构和冕内吸积率（以爱丁顿吸积率为单位）随半径（以史瓦西半径为单位）的变化，以及他们随爱丁顿比的变化都是与黑洞质量无关的。 HLAGNs的另一个显著的光谱特征是存在kT ∼ 0.1 keV的软X-射线超，它的起源一直是AGNs中一个悬而未决的问题。尽管现在已经有几种理论模型被提出用以解释这一现象，但观测上我们仍无法判断哪个较为准确。联想到HLAGNs的另一个观测特征——紫外大蓝包的存在，我们试图通过研究紫外大蓝包与软X-射线超的关系来了解薄盘在软X-射线超中扮演的角色。在第三章，我们对第二章的样本中兼有ROSAT软X-射线和紫外GALEX卫星数据的源（共94个源）进行系统分析，研究发现其中50个源具有强软X-射线超而其余44个源的软X-射线超较弱或者没有，进一步的研究表明这两类源在软X-射线能段上的辐射差异主要是由爱丁顿比的差异所引起。我们对具有强软X-射线超的50个源的软X-射线超成分进行分析，发现软X-射线超的强度与爱丁顿比成正比关系，同时也随着紫外与软X-射线的强度比的增大而增强。考虑到紫外的辐射来自于光学厚、几何薄的标准薄盘，我们的统计结果表明有强软X-射线超的源都有标准薄盘，但标准薄盘的存在不一定会导致强软X-射线超特征出现。 在第四章，我们应用盘冕耦合模型从理论方面具体对HLAGNs的吸积进行了研究。之前的盘冕耦合模型的研究表明，仅当吸积率大于0.02 倍爱丁顿吸积率时，薄盘未被完全蒸发而是延伸到最内稳定轨道，有效的康普顿冷却使得一部分冕物质冷却凝聚到盘，冕变得非常弱，从而产生不了HLAGNs中观测到的硬X-射线辐射。对比之前仅含粘滞加热的盘冕耦合模型存在的不足，我们认为冕内除粘滞加热外仍需要额外的能量注入冕内直接加热电子。我们假定部分吸积能通过磁活动释放到冕内直接加热电子，经过冕中热传导和辐射等途径转移掉这部分能量。我们具体计算了冕的结构，发现冕的确可以在高吸积率时在吸积盘内区存在并且辐射也得到了提高。同时，我们还发现由康普顿辐射主导的辐射谱随着冕内所加能量的增加而变硬，并且硬X-射线辐射的幂律谱谱指数1.05 < α < 1.765。由此我们讨论了磁重联加热机制，从理论上预言了硬X-射线辐射谱随吸积率的增大而变陡，解释了我们第二章的观测统计结果。 最后（第五章），我们对所做的工作进行总结，并且对未来工作的开展做了展望。 |
| 英文摘要 | Accretion is one of the fundamental astrophysical processes responsible for high-efficient energy release in active galactic nuclei (AGNs). Since the accretion disk was proposed in 1970s, the investigation of accretion flows has made great progress in theory. Thanks to the rapid development of advanced ground-based and space telescopes, more and more high-precision data are available, which provide clues to our understanding of the accretion process and set constraints on accretion models. In this thesis, we investigate the accretion process by combining the advanced observational data in optical, ultraviolet, X-ray with the coupled disk corona model which includes disk evaporation into corona and/or corona condensation to disk. We focus on radio-quiet Seyfert 1s and QSOs withaccretion rate larger than 0.01 times of Eddington accretion rate. Our aim is to understand the intrinsic accretion process in high-luminosity active galactic nuclei（HLAGNs）. |
| 学科主题 | 天文学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2016-05-03 |
| 页码 | 83 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/5090]  |
| 专题 | 云南天文台_高能天体物理研究组 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘杰英. 高光度活动星系核的吸积研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院（云南天文台）. 2011. |
入库方式： OAI收割
来源：云南天文台
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