BLazar天体的光变及多波段能谱特性

本文综述了活动星系核 ,特别是blazar天体的研究现状 ,对blazar天体的多波段与多波段能谱特性研究进行了较为详细的评述。主要的研究工作包括以下内容 :(一 )γ噪blazar天体的短时标光变研究 ,通过对 1 6个γ噪blazar天体 (其中包括全部已证认和观测到VHEγ射线爆发的可能甚高能γ射线源 )自 1 998年的光学观测及光变分析研究表明 ,短时标光变 (小时量级 )是GeVγ噪blazar天体的普遍特性 ,光变幅度通常可达 0 .6mag/h ,对PKS 1 51 0 -0 89类星体的观测发现在一个小时内对象变暗 2个星等 ,对如此激烈的光变变暗目前的理论还不能很好的解释 ,但它同样反映了辐射区域的内部结构 ;而对TBLs的监测表明 ,其光学波段的短时标光变没有其他对象激烈 ,出现的频度和振幅变化都较小 ;(二 )在研究γ噪blazar天体光变时 ,研究了寄主星系对光变的影响 ,得到了 1ES 2 3 44 + 51 4的光变与PSF的FWHM的关联 ,表明随着大气视宁度的下降 (即FWHM变大 ) ,对象变暗 ,即由于寄主星系的影响从而导致假光变的产生 ;(三 )引进两个多波段复合谱指数 ,αxox=αox-αx 及αoro=αor-αo。对样本的统计研究表明 ,RBLs是能谱特性界于XBLs和OVVs之间的一类中间态 ,所得结果支持了Sambrunaetal.( 1 996)大样本多波段能谱分布特性的统计研     

γ噪Blazar天体短时标光变的寄主星系影响

利用云南天文台1m光学望远镜2000－2001年对3个GeV和／或TeVγ噪Blazar天体的观测，发现γ噪类星体PKS 1510－089在R波段有一个光变时标为41min的星等变化为2．0mag的剧烈光变，这是迄今为止我们所观测到的变幅最大的一个γ噪Blazar天体短时标光变。对此光变，可估计限制光变辐射模型的一些参数，如辐射区半径R、多普勒因子δ以及吸积转化效率η等。η＝59．6的值强烈预示着相对论聚束效应可较好解释γ噪Blazar天体的辐射机制。我们仔细考察了大气视宁度对光变的影响。发现对1ES 2344＋514，观测到的光变与当地大气视宁度有一个弱相关，结果表明，对光变参数较小（C＜5）的光变，大气视宁度引起的假光变的贡献较大，需要选择较严格的光变判据。     

NGC4051短时标光变的多波段同时性观测

探索活动星系的快速光变,是研究星系中心致密核结构及辐射机制的强有力手段。NGC4051是在X射线波段具有短时标(分—小时)光变的极少数活动星系之一。为进一验证X射线波段短时标光变的观测结果,也为了探索光学波段是否具有短时标光变及它们的相关性,我们于1985年5月13—15日分别在美国和中国对NGC4051进行了X射线波段及可见光波段的同时性联测。Martin博士和程福臻在美国利用EXOSAT卫星观测了NGC4051的X射线辐射;谢光中等人在云南天文台利用一米RCC望远镜及积分光度计进行了U波段的观测。结果如下:(1)软X射线的流量降低了13倍,而硬X射线的流量已小到探测不到(至少降低了203倍);(2)U波段在13日晚的观测表明NGC4051有一个时标～1200秒、振幅ΔU 0.11(±0.03)的短时标光变。这种光变共有四个事例,且光变曲线十分完整,由于标准误差σ=0.03,可信度已大于3σ。此外,这一结果还与P.E.Marshall等人在X—射线波段所得到的光变时标～1000秒相吻合,这似乎表明两个波段的光变可能具有相关性。     

γ噪Blazar天体短时标光变的寄主星系影响

利用云南天文台1m光学望远镜2000～2001年对3个GeV和/或TeV γ噪Blazar天体的观测,发现γ噪类星体PKS 1510-089在R波段有一个光变时标为41min的星等变化为2.0mag的剧烈光变,这是迄今为止我们所观测到的变幅最大的一个γ噪Blazar天体短时标光变.对此光变,可估计限制光变辐射模型的一些参数,如辐射区半径R、多普勒因子δ以及吸积转化效率η等.η=59.6的值强烈预示着相对论聚束效应可较好解释γ噪Blazar天体的辐射机制.我们仔细考察了大气视宁度对光变的影响.发现对1ES 2344+514,观测到的光变与当地大气视宁度有一个弱相关,结果表明,对光变参数较小(C＜5)的光变,大气视宁度引起的假光变的贡献较大,需要选择较严格的光变判据.     

Seyfert星系NGC4051的光变特性

为了配合EXOSAT对Seyfert星系NGC4051光变的观测,继1985年5月的多波段联测之后,我们又于1985年12月7日—9日对NGC4051进行了B波段及V波段的短时标光变的观测和研究,主要结果如下:(1)NGC4051在B波段有两个与X射线波段及U波段相对应的短时标光变,时标分别为4200秒和1800秒,振幅分别为ΔB≈0.21mag(±σ=0.04~m)和ΔB≈0.43mag(±σ=0.08~m),(2)V波段有一个时标为～2400秒,振幅为ΔV=0.07mag(±σ=0.07~m)的短时标光变,(3)结合X射线波段及U波段的观测,我们发现,NGC4051的光变时标随着波长的增大而增大。     

X射线选射电噪活动星系核的多波段性质(英文)

基于被ROSAT全天区巡天观测和射电 4.85GHz巡天观测同时探测到的活动星系核的大样本 ,研究了X射线选的射电噪活动星系核的多波段性质 .通过分析该样本中的活动星系核的宽波段能量分布 ,确认了来自射电、光学和X射线波段的辐射光度之间的显著相关性 .这种相关性对于类星体、赛弗特、蝎虎座天体和射电星系是有区别的 .同时 ,探讨了从光学到X射线波段之间的谱指数与红移以及 50 0 0 和 4.85GHz处的单色光度的相关性     

Blazars的聚束效应

本文对Blazars的聚束效应及相关的理论作了较全面的综述，指出了一 些有待进一步探讨的问题和需要进一步完善的理论，并对其中几个具体问题进行研究，得到了一些新结果。第一章简单介绍了活动星系核的特征、分类及其标准模型。第二章综述了Blazars的基本性质、对Blazars的谱特征、高光度、高偏振、激烈光变、超光速现象和高能辐射等作了介绍。第三章介绍了相对论喷流模型，以及利用相对论喷流模型解释Blazars的极端观测特性，如用相对论喷流模型从理论上解释了Blazars的高光度、剧烈光变及高能量转换率，偏振方向的快速变化，超光速现象，发射线和高能辐等能观测特性。同时介绍了喷流具有相对论性的观测证据并重点介绍了喷流的加速和减速两个理论模型。第四章是聚束效应的几项具体研究工作，首先分析了28个BL Lac天体，24个核优势高偏振类星体，29个核优势低偏振类星体，以及11个瓣优势低偏振类星体的射电和光学流量，证实具有相对论喷流的AGNs的Doppler提升效应确实存在，且很明显，光学和射电是高度聚束的。最小光变时标是一个及其重要的物理理，短时标光变能给人们提供大量的信息。但最小光变时标一般是在不同波段探测到的。利用加速模型，我们从理论上导出了一个联系各波段最小光变时标的公式，可把观测到的不同波段最小光变时标转换为同一波段的最小光变时标。利用该公式，把观测到的29个Blazars的不同波段最小光变时标转换为γ波段的最小光变时标，我们分析了这些对象光度与光变时标的关系，证实了Blazars的γ射线是高度聚束的。我们还研究了Blazars的偏振，发现偏振也是和聚束效应密切相关的，对Blazars的高能辐射也作了一些探讨，发现同步自康普顿模型能较好的解释Blazars天体的γ辐射。另外，提出一个新的喷流的电子注入模型，成功的解释了射电选Blazars天体在爆发时的谱硬化现象。     

X线选射电噪活动星系核的多波段性质

基于被ROSAT全天区巡天观测和射电4．85GHz巡天观测同时探测到的活动星系核的大样本,研究了X射线选的射电噪活动星系核的多波段性质．通过分析该样本中的活动星系核的宽波段能量分布,确认了来自射电、光学和X射线波段的辐射光度之间的显著相关性．这种相关性对于类星体、赛弗特、蝎虎座天体和射电星系是有区别的．同时,探讨了从光学到X射线波段之间的谱指数与红移以及5000A和4．85GHz处的单色光度的相关性．     

Blazar天体的辐射特性研究

收集了47个Blazar天体的短时标光变资料,估算了中心天体质量和不同波段辐射区域,并对估算结果作了统计分析,发现Blazar天体中心黑洞质量在10~7M_☉到10~(10)M_☉之间,BL Lac天体与平谱射电类星体中心黑洞质量有很大差异,平谱射电类星体中心黑洞质量大于BL Lac天体中心黑洞质量;红外波段和γ射线波段辐射区域大小相似.同时,利用收集到Blazar天体的热光度分析了Blazar天体热光度与短时标光变之间的关系,证实了射电选BL Lac(RBL)天体和平谱射电类星体(FSRQs)的辐射是强成束的,但相对论聚柬效应对X射线选BL Lac(XBL)天体的辐射影响较小.     

活动星系核连续谱辐射

连续谱辐射是研究活动星系核结构主要手段之一，谱型，光变，偏振是表征连续谱性质的最主要内容，活动星系是的最主要特征是几乎覆盖了整个电磁波波段，且有着大幅度和快速时标的光变，主要评述了活动星系核从射电到γ射线的全波段性质，观测对活动星系结构核的物理限制及现存的物理模型和解释，并指出了将来的课题。     

基于Chandra的活动星系核观测

活动星系核（AGN）是宇宙中最奇特的天体之一。它是真正意义上的全波天体，其中X射线波段的发射功率占到全波段功率的50％左右。AGN的X射线辐射研究涉及天体物理中的最基本问题，例如能量产生、辐射机制和宇宙论等，而Chandra X射线卫星的高分辨率图像和光谱对这一研究有着重要作用。以Chandra卫星的部分观测结果为例，简要介绍了几类不同类型AGN的X射线辐射研究进展：（1）宽吸收线类星体APM08279＋5255（z=3．91）的X射线谱分析，以及高红移类星体的观测概况；（2）Seyfert星系NGC 4151延展X射线发射问题的解决，及NGC 1068X射线辐射与光学波段的高激发态发射线（[OⅢ]λ5007）有很强相关性的发现；（3）6个BLLac天体样本的X射线环境分析；（4）射电星系X射线喷流的观测等。     

Blazar中央黑洞的变化特征和质量估计

利用blazar的长期的光学和红外测光数据分析了其变化特性,并利用Jurkevich技术和分立相关函数(DCF)法在光学数据中寻找光变曲线中的周期性.发现了1.5至19yr范围的周期.利用短时间尺度来估计中央黑洞的质量,发现γ射线噪blazar的中心黑洞质量范围为(3.8～130)×10     

相对论电子的物理效应及其在高能天体中的应用

本文对相对论电子的辐射性质、能谱演化和加速机制等进行了简要的介绍。同时，对相对论电子在高能天体中的辐射作用和特性进行了简要的综述。本文给出了相对论电子在Blazar天体的射电辐射机制、光变机制、BL Lac天体的辐射机制以及γ暴的辐射机制等方面的应用研究成果。1、提出了相对论电子的光学薄同步辐射模型：解释Blazar天体的射电平谱：Blazar中心体的剧烈活动，使射电辐射区处于等离子体湍动状态，其中的相对论电子在湍动等离子体波的二交费米加速、激波加速、辐射损失、粒子逃逸和辐射区的绝热减速等物理过程作用下，形成较平的能谱，产生射电平谱。2、提出了新的Blazar天体光变模型：当Blazar天体爆发时，中心天体产生大量的相对论电子，注入喷流中；相对论电子产生同步辐射，并不断损失能量和逃逸辐射区，使它们的能谱快速变化，引起辐射发生快速光变。3、给出了BL Lac天体的等离子体反应堆模型：大量相对论电子从中心天体注入周围的等离子体反应堆中，通过同步辐射快速损失能量，同时这些电子同步吸收反应堆中不透明的光子，产生一个稳定、各向同性的幂律分布，其谱指数为γ＝3；然后，这些相对论电子通过等离子体反应堆的爆发或其表面扩散过程逃逸出来，辐射低频的同步辐射。模型解释了BL Lac天体的高频辐射表现出快速的谱变化性质，即流量减小时谱变陡。4、提出了相对论电子的内激波加速模型，解释γ暴的尖峰光变特性：在γ暴产生的相对论运动的壳层中，有内激波产生；激波在壳层中传播，耗散壳层的运动能，使其中的部分电子加速成为相对论电子。然后，这些电子通过同步辐射产生观测到的γ辐射。模型认为，γ暴中的每个尖峰辐射是一对内激波加速相对论电子的辐射过程，复杂的γ暴光变曲线是多对内激波辐射过程的叠加。     

快速冷却电子的精确同步辐射谱与GRB辐射

普遍认为内激波中电子的同步辐射是γ射线暴快速光变辐射的主要辐射机制,但理论预言与观测结果始终符合不好.确认在内激波中电子因辐射损失而快速冷却,分析指出以往研究中求得的快速冷却电子同步辐射谱只是一个粗略的结果,由数值计算求得单电子快速冷却时的精确同步辐射谱,从而用一个统一模型合理解释观测到的长γ暴低能谱指数α的分布,拟合α与vFv谱的峰值能量Ep之间的相关.     

ROSAT选射电源的性质：Ⅰ.样本

ＲＯＳＡＴ卫星的全天巡天观测到了一大批射电星系和各种活动星核,为我们研究这些活动性剧烈的河外天体的辐射机制、多波段辐射相关性以及各类星系核之间的演化联系提供了重要数据。通过将ＲＯＳＡＴ全天巡天观测与ＰＭＮ射电（５ＧＨｚ）巡天观测进行交叉证认,我们得到了６４２颗天射电源。对这些对应体随后进行的光学证认构建了一个星系和活动星系核的大样本。其中３１１个对应体（占５２％）被过去的光学观测证实为河外天体（包     

BL Lac天体某些性质研究的新进展

对ＢＬ Ｌａｃ天体观测性质及相关理论,多波段相关性,光变、偏振度、射电结构与超光速运动,发射线,宁静问题及γ辐射等作一定的综述和探讨。报导我们在这个领域的某些研究的新进展。     

3C 454.3伽玛射线和近红外辐射延时分析

2008年秋天,3C 454.3在γ射线能段和光学波段呈现出非常大的爆发,在这次爆发过程中Fermi/LAT和SMARTS都对其进行了观测.通过对γ射线能段与SMARTS J及B波段在这次大爆发期间获得的光变数据进行细致的DCF分析发现:这段时期内3C 454.3的J波段光变落后γ射线光变大约2 d.在进行相关性分析过程中,对DCF做了稍许改进,得到一种改进的DCF-时间变换的离散相关函数(TDCF).TDCF的峰值在T=-1.66 d,无论是对TDCF取重心还是用非对称的高斯函数拟合,其结果都显示3C 454.3的J波段光变落后γ射线光变大约2d.FR/RSS Monte Carlo模拟结果也显示γ射线领先近红外(光学)光变.如果这个延时是由于电子辐射冷却产生的,那么逆康普顿散射的"种子"光子能量不能大于1.1 eV.这个延时也可能是由于辐射区域的大小不同引起的,2 d的延时反映了两个波段辐射区域的几何性质.高能与低能波段光变有较强的相关性证明这两个波段的辐射是由同一辐射区域产生的:γ射线辐射来自于辐射区域的内部,近红外辐射来自于包括γ射线辐射区域在内的更大区域.由于近红外的辐射区域大于γ射线辐射区域,引起光变的相对论激波传播到整个近红外辐射区域比传播到整个γ射线辐射区域所用的时间长;因此,观测到了J波段光变落后γ射线光变的现象.通过结构函数分析得到的两个波段的光变时标相差约2.5 d,这与大约2 d的延时符合得很好.     

天体物理非线性问题初探—活动星系核的光变及引力的局部近似

展示活动星系核研究和引力研究中的一些难点,揭示了某些天体的光主存在分形结构的可能性,我们提出了活动星系核的中心黑洞具有某种随机微活动性的假设,该假设在可解释活动星系核的一些观测现象。我们发现Ｗｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ函数的分形图形可以用来很地拟合ＯＪ２８７的短时标光变。一个用Ｗｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ函数构造的分形曲线与ＯＪ２８７的历史光变的线性相关系数达以了０．７３,我们计算了ＯＪ２８７光变曲线的计盒维     

处理相关光变时间延迟的新方法

时间延迟相关函数(Time Delay Correlation Function,TDCF)方法是一种可以计算时间序列时间延迟的新方法,利用该方法计算blazar天体0316+413(NGC 1275)3个射电波段(4.8 GHz、8 GHz和14.5 GHz)的时间延迟并进行另外7个blazar源的多波段相关分析.对0316+413的计算结果表明:4.8 GHz光变延迟8 GHz光变410 d,即τ_(4.8-8)=410 d;4.8 GHz光变延迟14.5 GHz光变440 d,τ_(4.8-14.5)=440 d;8 GHz光变延迟14.5 GHz光变30 d,即τ_(8-14.5)=30 d;通过7个blazar天体的多波段相关分析,和离散相关函数(Discrete Correlation Function,DCF)方法相比,利用TDCF方法获得时间延迟是更加合理的.     

活动星系核射电延展区观测和理论研究

随着探测设备角分辨率和灵敏度的提高,喷流、喷流节点和热斑等活动星系核延展结构在射电、红外、光学、X射线等越来越多的波段被探测到,分辨出其更细致的结构,促进了理论研究热潮的兴起,使该领域成为当今天体物理研究的活跃领域之一。喷流是由活动星系核中心产生的准直等离子体外流,由中心黑洞驱动。至今,对喷流的成分、产生、准直原理和加速机制等基本问题并不清楚。另一方面,对于喷流、喷流节点和热斑等活动星系核延展区的辐射机制,一般认为其射电和光学辐射由相对论电子的同步辐射产生,但X射线的起源就存在着一定的争议。简单概述该领域近年来观测和理论研究进展。