“变脸”活动星系核研究

发布时间：2020-05-21 06:09

【摘要】：光变是活动星系核(Active Galactic Nuclei,AGN)的一个重要特征。观测发现绝大部分AGN在这种变化下保持原有特征,但少数在几年的时标上呈现宽发射线产生(turn-on)或者消失(turn-off)的现象,即所谓的“变脸”AGN(changing look AGN)。这种有类型转变现象的源在2010年之前只发现几例,但近年来随着时域巡天的开展以及大规模的重复光谱样本的增加,迄今为止“变脸”AGN已经增加到60多例。这类极端变化的源为检验AGN统一模型以及研究AGN与其宿主星系的共同演化提供了重要对象,成为近几年该方向的研究热点。在本博士论文中,我将介绍我在“变脸”AGN方面的一系列工作。首先,我们通过中红外的光变来判断类型转变的驱动机制。类型转变现象有两种主流解释:尘埃遮蔽变化或者吸积率突变。通过分析10个“变脸”AGN的WISE中红外近十年的光变曲线,我们发现它们在类型转变的过程中,其中红外波段都存在非常显著的光变,且光变行为滞后响应于光学波段的变化。我们的分析表明中红外大幅度的光变、短暂的变化时标无法用尘埃遮蔽变化来解释;而中红外光变行为滞后响应于光学的特征恰好与吸积率大幅变化引起的尘埃回响一致,我们进而判定是黑洞吸积率的变化引起了 AGN的类型发生转变。同时,我们发现当AGN有“turn-on”现象发生时,中红外的颜色有从星系型转变为AGN型的趋势;反之,有“turn-off”现象发生时,则中红外颜色从AGN型变到星系型。另外,我们根据中红外的光变特征成功预言了其中四个“变脸”AGN会发生二次转变。其次,根据中红外光变存在滞后响应光学光变的现象,我们从Gaia变源数据库中选择了四个光学有显著变化且中红外有探测的源。这四个源都是AGN(其中两个为我们新认证的)。我们利用反响映射方法测出了中红外对光学的时间延迟,得到了尘埃环的平均尺度。我们发现中红外波段尘埃环没有明显的分层结构,且测得的尘埃环尺度与前人用近红外波段测得的结果一致,符合时延和光度的关系:△τ∞L0.5。寻找更多“变脸”AGN对于研究黑洞吸积物理、AGN和其宿主星系的共同演化、AGN宿主星系的性质有重要意义,因此有效地选择“变脸”AGN候选体至关重要。我们承接第一项工作,提出了用中红外流量和颜色变化来寻找“变脸”AGN的方法。我们从斯隆数字巡天(SDSS)的AGN光谱库出发,结合WISE中红外数据,筛选出300多个中红外有大变幅且颜色从AGN型变为星系型的“turn-off”候选源。我们对其中7个源进行后续光谱观测,发现6个源有宽线消失的现象(保守地认为其中3个确实发生了“turn-off”现象,另外3个由于光谱信噪比较低有待进一步研究)。我们的研究结果表明,将中红外光变和颜色变化相结合,可能是寻找“变脸”AGN非常高效的方法。该方法亦可以用于从星系样本中寻找“turn-on”的AGN。后续我们将对剩余“turn-off”样本以及新选择的“turn-on”样本进行观测,预期发现更多的“变脸”AGN。此外,在博士期间,我还参与并完成了 1.2米望远镜双通道成像仪的安装、调试工作。该设备主要用宽、窄带测光反响映射研究AGN宽线区的结构,检验R-L关系在高光度AGN中的行为以及该关系作为宇宙学距离测量的可靠性。我们完成了观测计划辅助程序以及数据处理的Pipeline。之后我们将对大样本的AGN开展观测。
【图文】：

统一模型,视角,示意图,窄发射线

色字标注了邋ＡＧＮ基本的结构；绿色字和箭头表示从该视角观测将得到的ＡＧＮ类逡逑型。例如，从尘埃环盘赤道面进行观测，将得到Ｔｙｐｅ邋２型；而从尘埃环轴向观测逡逑则得到Ｔｙｐｅ邋１型（红色矩形框标示，观测到的光谱见图１．２）。图取自Ｒｅｙｎｏｌｄｓ邋ｅｔ逡逑ａｌ．邋（２０１４）。逡逑６）喷流：部分ＡＧＮ会在极向出现很强的相对论性喷流，尺度可以延伸到逡逑？ｌ0６ｐｃ，这是ＡＧＮ对宿主星系反馈的重要证据。逡逑在统一模型框架下，我们可以很自然地理解ＡＧＮ诸多的观测现象：当我们逡逑沿尘埃环轴向进行观测时，可以同时看到从吸积盘、宽线区、窄线区发出的光，逡逑因此光学光谱上同时有宽、窄发射线（Ｔｙｐｅ邋１型）；但当我们从尘埃环赤道面方向逡逑进行观测时，大尺度的尘埃环将宽线区挡住了，只能看到更大尺度上的窄发射线逡逑（Ｔｙｐｅ邋２型）；另外当我们从尘埃环边缘看过去（尘埃环部分遮蔽），ＡＧＮ就呈现出逡逑了一些中间类型，例如Ｔｙｐｅ邋１．５，邋Ｔｙｐｅ邋１．８邋（中间态的定义见表１．１）。对一些Ｔｙｐｅ逡逑２型ＡＧＮ进行偏振观测

宽线,亮态,高阶,成分

逦６０００逡逑Ｅｍｉｔｔｅｄ邋ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ邋（Ａ）逡逑图１．２不同炎增的ＡＧＮ的光学光谱逡逑注：图Ａ为ＢＬ邋Ｌａｃ邋（蝎虎座耀变体，Ｂｌａｚａｒ）和类星体平均谱；图Ｂ为Ｔｙｐｅ邋１和逡逑Ｔｙｐｅ邋２型Ｓｅｙｆｅｒｔ星系，可以看到Ｔｙｐｅ邋Ｉ同时具有宽、窄发射线，而Ｔｙｐｅ邋２只有窄逡逑线；图Ｃ为低电离发射星系和正常星系；图Ｄ为宽线射电星系（ＢｒｏａｄＬｉｎｅＲａｄｉｏ逡逑Ｇａｌａｘｉｅｓ）和窄线射电星系（Ｎａｒｒｏｗ邋Ｌｉｎｅ邋ＲａｄｉｏＧａｌａｘｉｅｓ）。图取自邋Ａｎｄｉｋａ邋（２0丨６）。逡逑衣１．１邋Ｔｙｐｅ邋１、２及中问态类型分炎逡逑类型逦描述逡逑（１）逦（２）逡逑Ｔｙｐｅ邋Ｉ逦巴尔末线同时有宽、窄成分逡逑Ｔｙｐｅ邋１．５逦Ｈ／？、Ｈ？同时有宽、窄成分，但更高阶的巴尔末线宽成分很弱逡逑Ｔｙｐｅ邋１．８逦Ｈ／？宽成分很弱，，而更高阶的巴尔末线没有宽成分逡逑Ｔｙｐｅ邋１．９只有Ｈｏｔ有宽成分逡逑Ｔｙｐｅ邋２逦巴尔末线没有宽成分逡逑注：第１列中的分类由Ｈ々、Ｈ？宽发射线的强度决定
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P157.6

【相似文献】