中红外选活动星系核中水脉泽辐射的搜寻

之前的研究显示水超脉泽辐射更倾向位于被物质严重遮掩的活动星系核中,因此,作者选择了一个活动星系核样本,开展水超脉泽的搜寻工作.该样本主要基于它们的中红外辐射特性(谱和颜色特性)而被证认为活动星系核,并由于被严重遮掩而未能在之前的光学观测中被证认.作者申请并获准应用德国Effelsberg 100 m口径望远镜,于2014年1月开展了水超脉泽的搜寻工作.观测结果显示只有几个源的谱存在可能的脉泽辐射,根据观测结果的噪声水平和这些星系的距离,作者估算了每个源的水脉泽辐射光度的上限值,这将对以后更高灵敏度的搜寻工作提供指导.     

水超脉泽源：[OIV]发射线和脉泽辐射

水超脉泽辐射光度很大,因此活动星系核被公认为是其唯一的能源,而近来[OIV]发射线被认为可以准确地示踪活动星系核各向同性的强度．为了分析活动星系核和脉泽辐射间的内在联系,对所有发表的水脉泽星系的（OIV]发射线观测资料进行了全面调研和收集．整个脉泽样本和3个恒星形成脉泽的[oIV]线的平均光度分别为10^7.09±0....     

水超脉泽源：[OIV]发射线和脉泽辐射

水超脉泽辐射光度很大,因此活动星系核被公认为是其唯一的能源,而近来[OIV]发射线被认为可以准确地示踪活动星系核各向同性的强度．为了分析活动星系核和脉泽辐射间的内在联系,对所有发表的水脉泽星系的（OIV]发射线观测资料进行了全面调研和收集．整个脉泽样本和3个恒星形成脉泽的[oIV]线的平均光度分别为10^7.09±0.17和10^-6.55太阳光度．对比脉泽星系和非脉泽星系样本的[OIV]光度,没有发现大的差别．对于同活动星系核成协的脉泽星系,发现它们的[OIV]光度和水脉泽光度间存在一个明显的相关,尽管存在较大的弥散．如果活动星系核是脉泽辐射的能量激发源,那么这一相关性为[OIV]发射线可以很好示踪活动星系核强度的观点提供了支持．     

水脉泽寄主星系的Spitzer中红外特性研究

截至目前,在已搜寻过的5 000多个星系中,只在180多个星系中探测到水脉泽辐射,这种脉泽的绝大多数与活动星系核(AGN)辐射相关.文章利用先进的红外卫星Spitzer对水脉泽星系样本多个波段的观测资料(3.6μm、4.5μm、5.8μm、8.0μm和24.0μm),计算得到该样本的红外辐射光度、谱指数等物理参量.通过统计对比分析水脉泽寄主星系和非水脉泽寄主星系在各个波段的辐射光度和谱指数、中红外能谱分布,结果显示:①水脉泽星系有较大的中红外光度,尤其在长波24μm波段更为明显;②水脉泽和非水脉泽星系的谱指数与能谱分布没有明显区别;③水脉泽光度与其寄主星系的中红外光度统计显示没有明显的相关性.研究结果为将来水脉泽的搜寻工作提供可能的选源指导.     

基于Spitzer数据的羟基脉泽寄主星系的中红外特性研究

目前发现羟基脉泽的星系都为亮或极亮的红外星系,但在许多(极)亮红外星系中并未探测到羟基脉泽辐射,这可能意味着羟基脉泽寄主(极)亮红外星系具有某些独特的特性.文章利用Spitzer红外卫星的测光数据,研究羟基脉泽寄主星系的中红外特性.通过统计对比分析羟基脉泽寄主星系和非羟基脉泽寄主星系(即未探测到羟基脉泽辐射的星系)在3. 6μm、4. 5μm、5. 8μm、8μm和24μm波段的辐射光度和谱指数、中红外能谱分布,及其与羟基脉泽光度的关系,结果发现:(1)非羟基脉泽样本的3. 6μm辐射光度明显大于羟基脉泽样本;(2)羟基脉泽样本的谱指数较大,能谱分布的对比显示羟基脉泽的光谱更陡(8μm～24μm);(3)羟基脉泽光度与中红外24μm的光度存在较弱的正相关(R～0. 36),间接支持羟基脉泽辐射的远红外辐射抽运机制.     

活动星系核水脉泽源的谱能量分布

收集目前发表的与活动星系核相关的所有水脉泽源,以及它们各个波段(从射电到X射线)的观测资料.在66个这类星系中,有40个源的观测资料较全,得到的谱能量分布图较好,便于进一步分析.它们的谱能量分布形态相似,最强辐射位于远红外波段(峰值出现在～ 60 μm处).对它们的谱能量分布图进行拟合积分,估计得到它们的热光度.热光度范围从1042到1046 ergs·s-1,且大多数(26/40)为～1044ergs·s-1,平均值为1044.4±0 1 ergs·s-1.对这40个源的子样本,进一步分析其脉泽辐射强度与脉泽寄主星系热光度间的可能的相关.结果显示,虽然弥散比较大,但脉泽辐射随热光度增加趋向于增强.对影响这一相关性的可能因素做进一步讨论.     

河外水脉泽寄主星系的射电谱指数(英文)

详细调研并收集了所有河外水脉泽寄主星系的射电观测资料(84个源).在6 cm和20 cm两个波段,"千脉泽"(其光度小于10个太阳光度)源的射电流量都大于"兆脉泽"源(其光度大于10个太阳光度).由收集的这两个波段的观测数据,首次导出了水脉泽星系的射电谱指数,α=0.87±0.11.比较水脉泽星系和没有检测到水脉泽的星系的谱指数,没有发现明显的差异.进一步分析水脉泽各向同性辐射光度与脉泽寄主星系射电强度,发现它们之间存在一个强相关,这与水脉泽辐射可能是对背景射电连续谱的放大的理论结果相吻合.     

河外水脉泽源的红外特性

收集了最新的河外水脉泽样本资料(截至2007.03),并计算给出这些源的部分物理参数.主要分析了水脉泽辐射和脉泽寄主星系的红外辐射之间的可能相关性.分析结果显示河外水脉泽源与银河系内脉泽源一样,水脉泽辐射光度和脉泽寄主星系的红外辐射光度存在相关性,即LH2O~10-9LFIR.     

活动星系核能谱演化的研究

活动星系核的高能辐射占了它们总辐射的相当大的比例。搜集了活动星系核的样本98个,通过分析谱指数、红移、流量密度来探讨活动星系核能谱演化。     

活动星系核喷流进动的物理机制分析

为了研究活动星系核喷流进动的物理机制,从文献中收集到23个有喷流进动周期(P)、B波段绝对星等(Mabs)和黑洞质量(Mbh)数据的活动星系核组成样本.用样本检验吸积盘驱动中心黑洞和喷流进动的盘致进动模型,观测到数据整体上符合理论预期的P、Mabs和Mbh之间的关系,但数据的弥散度较大,吸积盘的黏滞参数需取较大范围才能使理论范围覆盖所有的样本源.喷流进动也可能是由于星系核中心存在超大质量双黑洞.在此双黑洞模型下估算了样本源中双黑洞的距离,并将10个样本源的双黑洞距离和从文献中得到的星系核宽线区尺度对比,显示喷流进动周期大于106年的样本源的双黑洞距离可能大于星系核宽线区尺度.因此通过喷流进动的观测结果可以搜寻超大质量双黑洞候选体和限制双黑洞的参数.高质量的反响映射监测等进一步观测有望检验超大质量双黑洞系统的存在,帮助揭示喷流进动的物理机制.     

活动星系核中的尘埃

尘埃是活动星系核统一模型的基石,该模型认为呈现不同观测特征的活动星系核在物理本质上属于同一类天体,活动星系核外围绕着一个光学厚尘埃环,不同类型的活动星系核只是因观测者视线相对于活动星系核对称轴的取向不同而已.观测表明,活动星系核中尘埃的组成成分及尺寸与银河系星际尘埃有很大的差别.本文介绍活动星系核核周尘埃的消光和红外辐射以及尘埃可能的化学组成和尺寸分布的研究现状.     

新的H2O脉泽源的发现与证认

用紫金山天文台青海站的１３．７ｍ射电望远镜对一批强ＩＲＡＳ远红外源进行了Ｈ２Ｏ脉泽谱线的搜寻，发现了１０个新的Ｈ２Ｏ脉泽源。其中９个源均与恒星形成区成协，它们是正在形成中的大质量星的标志，另一个则是著名的富碳星ＩＲＣ１０２１６，在富碳星包层中Ｈ２Ｏ脉泽活动的出现是罕见的。还讨论了这些新发现源的演化特性和时变特性。     

脉泽研究及其应用

探讨了脉泽(Maser: Microwave amplification by stimulated emission of radiation)的产生机理,根据它产生区域和形成机制的不同,对脉泽进行了分类. 给出了如何利用观测资料来确定脉泽寄主星系的距离和中央黑洞质量的方法,并以经典盘脉泽源NGC4258为例进行了计算,得到星系距离D=7.2±0.5 Mpc和中央黑洞质量M=(3.9±0.3)×107M⊙.     

喷流内粒子同步加速辐射数值解研究

同步加速辐射是活动星系核低能辐射的主要辐射机制。研究喷流内粒子的同步加速辐射过程对认识活动星系核内部辐射机制,能谱分布、光变时标等热点问题非常重要。文章研究活动星系核喷流内粒子的同步辐射过程,用数值的方法得到喷流内粒子的同步辐射谱分布情况,用得到的粒子谱分布计算了BL Lac天体PKS 2155-304低能辐射。结果表明,PKS 2155-304低能辐射能用同步辐射很好地解释。     

高红移星系的结构与形态研究

本文主要介绍近年来利用哈勃空间望远镜第三代宽场相机的近红外成像对高红移星系结构形态的研究.对红移1-3区间内宁静星系的研究发现其结构较近邻等质量宁静星系更致密,且有很显著的随红移演化趋势.最近的观测证据建议高红移致密宁静星系可能遵循从内而外的演化图像,干子并合可能在其演化过程中扮演了很重要的角色.在红移z1,正常恒星形成星系的结构演化符合等级成团模型的预言.高红移星暴星系,包括极亮红外星系、尘埃遮蔽星系和亚毫米星系等,多数显示了并合的形态特征,表明主并合可能是触发高红移星暴星系中剧烈星爆活动的主要机制.对高红移活动星系核宿主星系结构形态的研究显示了不同的结果:中低光度X射线选活动星系核宿主星系与比较样本中的正常星系相比并不具有显著更高的并合比例;而高光度类星体宿主星系却具有很高的并合比例.该结果表明主并合可能只在高光度活动星系核的核活动触发过程中扮演主要角色.诸多观测事实表明星暴星系、致密恒星形成星系、类星体和致密宁静星系可能处于同一演化序列之上,是高红移大质量星系演化过程中的不同阶段.     

活动星系核的偏振

以赛弗特星系为例,考虑活动星系核的物质成分和特殊几何结构,通过建立电子散射模型来研究活动星系核的光学偏振,给出与观测结果相一致的偏振值,以及偏振度随视角变化的特性,对进一步研究活动星系核的统一模型有一定意义.     

基于叠加的河外星系中性氢(HI)谱线数据处理方法

中性氢(HI)巡天是探测宇宙气体大尺度结构的重要手段.在对河外星系进行HI巡天的过程中,由于信号本身非常弱,再加上望远镜灵敏度的限制,导致观测数据中大量星系的HI谱线信号被湮没在噪声之中,无法直接观测到.但是利用谱线叠加技术就可以通过叠加一些已知光学红移和位置的星系来提高谱线的信噪比.本文所要介绍的就是将一个星系群中所有成员星系的HI谱线进行叠加得到合成HI谱线的方法.通过这种方法获得的叠加谱线就是该星系群中总的HI辐射.叠加后的谱线由于rms水平的降低而获得比单一成员星系的谱线更高的信噪比,从而使一些在原来单条谱线中并不明显的HI信号在叠加后的合成谱线中显现出来,达到S/N 4.5的水平.谱线叠加过程涉及了大量数据的批量处理,因此我们开发了相关的自动化软件,用来处理美国Arecibo望远镜ALFALFA中性氢巡天观测的数据,成功得到了80多个选自SDSS观测星表的星系群样本的叠加谱线.预计未来我国的FAST望远镜巡天将产生大量的中性氢谱线数据,这一软件将会在大批量处理FAST河外星系HI谱线叠加方面发挥重要作用.     

塞弗特2型星系窄线区的形态

使用国家天台兴隆观测站2．16m望远镜的BFOSC相机，对6个塞弗特2型星系进行了窄带成像观测，并获得了它们的[OⅢ]λ007和Ha [NⅡ]λλ6548，6583发射线像以及邻近的连续辐射像，用来研究其窄线区延展电离气体的形态和性质．根据简化的活动星系核的统一模型，假设窄线区气体成球状分布，那么应观测到塞弗特2型星系的窄线区电离气体成V-状(电离锥)．但观测表明，只在一些塞弗特2型星系中观测到了电离锥，而在另外一些塞弗特2型星系中观测到了简化的活动星系核统一模型所不能解释的窄线区电离气体的“晕”状形态．结合观测结果，讨论了导致在塞弗特星系中观测到窄线区电离锥和其它不同形态的因素以及对活动星系核统一模型的验证等相关问题．     

星系对选择的新方法讨论

了解星系对的空间分布和随时间的演化是研究星系的形成和演化的重要手段之一,而其中完备星系对样本的选择是研究的关键.比起光学波段,在红外波段选择和观测星系对有很多优势.介绍了利用红外望远镜Spitzer卫星的SWIRE(the Spitzer Wide-area Infra Red Extragalactic survey)数据选择完备星系对样本的新方法,比较分析了星系对选源标准,得到了初步星系对样本.     

远红外亮类星体的研究进展

远红外亮类星体是极亮红外星系中具有I型活动星系核光谱特征的天体,光学光谱研究表明它们在光学波段的辐射主要由中心活动星系核主导,其中心超大质量黑洞的质量为107~108M☉,且有超爱丁顿吸积率.与光学选类星体相比,远红外亮类星体在远红外波段存在明显的辐射超出,这可能是由其核区周围~1 kpc尺度内的星暴活动(恒星形成率约为几百M☉yr-1)加热尘埃造成.对分子气体进行观测发现远红外亮类星体的宿主星系中存在约109~1010M☉的分子气体,这些分子气体可以为黑洞和核球的增长提供"原料".几乎所有远红外亮类星体都处于富气星系并合的晚期,是极亮红外星系向光学选类星体演化的过渡天体.