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低光度活动星系核的吸积和喷流研究

吴庆文  
【摘要】: 本论文利用多波段的高分辨率观测数据结合低辐射效率黑洞吸积盘(ADAF)和喷流模型来探讨低光度活动星系核的各个波段的辐射起源问题。同时我们利用这些多波段的观测数据得到中央黑洞吸积率,并探讨中央黑洞吸积和周围环境之间的可能关系。 第一章,我们简单地介绍了活动星系核中的基本概念、分类、标准模型,以及低光度活动星系核(LLAGN)和低辐射效率黑洞吸积模型的一些进展及其天体物理应用。 我们利用一估计出黑洞质量的低光度活动星系核样本的射电、光学和X射线观测数据来探讨它们的射电起源问题。由于ADAF存在一个临界吸积率,只有在吸积率小于临界吸积率时ADAF才存在,所以对于给定黑洞质量,我们可以计算得到ADAF在各个波段的最大辐射光度。我们发现所选低光度活动星系核样本中大多数源的射电辐射都大于ADAF的最大辐射光度,这表明这些源的射电辐射不是来自于ADAF,而是由其它成分主导,比如喷流。而其它一部分源(15/60,我们称为“射电弱源”)的射电辐射可能来自于ADAF。然而同时对比这些源的射电、光学和X射线辐射和ADAF模型辐射谱之后,我们发现ADAF模型很难同时解释这些源在这三个波段的辐射。我们也探讨了其它可能的情况,我们认为低光度活动星系核的射电辐射应该来自于喷流而不是ADAF。 我们探讨了活动星系核中央引擎吸积与大尺度恒星形成之间可能的联系。在此之前,已有研究表明在一些亮活动星系核中,中央黑洞吸积率和大尺度恒星形成率之间存在相关。然而目前还不清楚这种关系在低光度活动星系核中是否存在,因为在这些低光度活动星系核中,吸积模式已经不是高光度活动星系核中的标准吸积盘。我们计算了ADAF的辐射谱,得到了一批LINERs(已观测到硬X射线核辐射)的吸积率,我们发现LINERs的恒星形成率和黑洞吸积率之间的关系依旧遵从其它较亮的活动星系核的关系,这表明即使星系演化到晚期,星际气体提供给低光度活动星系核的恒星形成和黑洞吸积依然和高光度活动星系核中的类似,这与近期数值模拟的结果是一致的。 我们利用射电、亚毫米波、红外、光学和X射线等多波段观测数据来探讨射电FRI星系中的X射线起源问题。我们的样本只有8个源,它们2-10 keV波段的X射线光度和爱丁顿比率为L_X/L_(Edd)~10~(-4)—10~(-8),并且都估计出了Bondi吸积率。我们尝试利用耦合吸积盘—喷流模型来拟合它们的多波段观测谱并推断它们的起源,其中吸积盘为ADAF,在黑洞附近形成喷流。我们发现X射线光度和爱丁顿比率较大时,X射线辐射是来自ADAF,如3C 346,L_X~1.8×10~(-4) L_(Edd)。对于中等爱丁顿比率的源L_X(~several×10~(-6) L_(Edd))来说较为复杂,有两个源的X射线是来自ADAF,一个来自喷流,另外两个ADAF和喷流贡献相当。而对于爱丁顿比率较低的源来说(L_X(?)1.0×10~(-6) L_(Edd)),X射线主要来自喷流。我们同时发现样本中相当比例源的黑洞吸积率要大于Bondi吸积率,这表明其它形式的燃料供应,如星风损失等应该是非常重要的。


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