类星体的空间分布和与星系成协的统计研究及其演化意义

本文采用了三组具有代表性的类星体观测资料:(1)类星体第二总表,(2)赤纬-40°天区类星体,(3)室女座星系团区类星体。分析的内容包括:类星体红移和星等的大尺度分布,类星体在局部天区内的空间分布,类星体与场星系以及与星系团中亮星系的成协性。 得到的初步结果是:(1)类星体就整体来说其红移和星等在各种尺度上的分布是不均匀的;(2)在局部天区内这种不均匀性表现得更为显著;(3)类星体与场星系的普遍成协性不明显;(4)类星体与星系团中亮星系普遍成协的可能性是统计显著的;(5)类星体在演化上应该具有不同的起源。就其本质来说很可能是宇宙论性和非宇宙论性两者兼之。     

具有后星暴活动的类星体

利用星族合成和合成谱能量分布的方法,对10颗新的红移在0.3附近的后星暴类星体的宿主星系的星族年龄、黑洞质量以及爱丁顿比率的研究表明:这些后星暴类星体的黑洞质量约108M⊙,热光度为爱丁顿光度的百分之几,宿主星系的年龄介于几百Myr到几Gyr之间.这一结果表明在并合触发的星暴活动和类星体被触发(或光学可见)之间存在着时间延迟.后星暴类星体的合成谱能量分布显示其和极亮红外星系的联系密切,推算出的红外光度也已经达到了亮红外星系的级别,暗示这些光学光谱选择的类星体很有可能处于极亮红外星系向光学类星体演化的过程中.     

光学选类星体样本的光变

本文报导光学选类星体样本的光变研究结果。利用ＣＣＤ 测光资料,本文研究中等亮类星体样本的长期光变行为。结果表明,大约４０ ％ 的光学选类星体在１８ 年的研究期间内有光变;变光类星体的光变同光度负相关,即愈亮的类星体的光变愈小;光变同红移也可能存在负相关。     

利用多种类星体子集的统计分析来确定宇宙减速因子

本文回顾了已有的利用类星体各种子集来确定宇宙减速因子q_0的工作,并对q_0重新作了统一的归算. 从8个射电类星体的样品子集计算所得的q_0值,全部落在1.0≤q_0≤3.5范围内.文中最重要的假设就是射电类星体的特征光度与宇宙时(cosmic epoch)无关,因此,只要宇宙早期的射电类星体不比晚期的亮,那么宇宙的封闭性就是非常可能的了.     

类星体哈勃图的讨论

为研究类星体红移的本质,一个重要的方法是寻找类星体的哈勃图.我们曾用平均视星等方法作出了类星体的哈勃图.本文分析了它与通常的“标准烛光”分类法所找出的类星体哈勃图间的关系,通过与[6][7]中所给出哈勃关系的比较,结果表明:用平均视星等方法寻找类星体的哈勃图与标准烛光分类方法是等效的.     

类星体的光度演化及其数目随光度距离的统计分布

本文以Burbidge最近编纂的类星体表为基础,对1467个类星体作了统计分析,得到了光度演化规律:类星体的光度演化恰好补偿了随距离衰减的效应。采用弗里德曼宇宙模型,进而得出了类星体的折合星等随时间t的演化公式。并且据此论证了Burbidge指出的N-Z图中存在的三个高峰确实表示了类星体空间分布的不均匀性。     

低红移SDSS类星体辐射效率的估计

研究了低红移SDSS类星体(0.025z0.5)的辐射效率。首先利用类星体中心黑洞的质量估计,通过薄盘吸积模型估计了每一个类星体的吸积率。其次根据光学波段的观测光度,利用经验的类星体全波段模板谱估计了每个类星体的热光度。最后由估计的吸积率和热光度得到了每个类星体的辐射效率。发现低红移SDSS类星体的辐射效率与黑洞质量强相关,并满足ε∝M0.63。这一结果与Davis和Laor(2011)对PG类星体样本得到的结果一致。进一步讨论由于辐射效率估计中各种假设可能引入的偏差及其对ε与M关系的可能影响。     

射电类星体黑洞质量和射电特性的研究

收集了117个类星体(20个射电宁静类星体和97个射电噪类星体)的红移、热光度、H_β发射线宽度、5 100 A的单色光度、射电噪度.利用反响映射法计算了样本的黑洞质量和爱丁顿比,利用总的5 GHz流量密度计算出射电光度.分析了它们之间的相关性,得到的结论如下:(1)射电宁静类星体的黑洞质量和热光度、射电噪度、射电光度之间具有弱相关性,而射电噪类星体黑洞质量和热光度、射电噪度、射电光度之间具有强相关性;(2)射电宁静类星体热光度和射电光度、5 100 A的单色光度之间具有弱的相关性,而射电噪类星体热光度和射电光度、5 100 A的单色光度之间具有强的相关性;(3)射电宁静和射电噪类星体的黑洞质量、发射线宽度和爱丁顿比分布有差异.基于这些结果得到:射电宁静和射电噪类星体发射线宽度的差异可能是导致它们黑洞质量不同的原因;射电宁静和射电噪类星体本质的不同是由于内秉物理性质的不同造成的;黑洞质量、黑洞自旋、爱丁顿比和寄主星系形态是解释射电噪度起源和双峰状分布的重要参量;射电喷流和盘的吸积率之间具有紧密的关系.     

光学选射电噪类星体的射电性质

对类星体进行多波段的观测和研究,是了解类星体本质的一个重要途径．LBQS类星体是目前公认较为完备的一个光学选类星体样本,利用此样本与最新的485GHz全天射电源表进行了交叉证认,共找到了34个类星体的对应射电源．计算证明,这34个类星体都是射电噪的类星体．所得研究结果表明,射电噪类星体的射电光度与光学光度之间存在线性相关性．     

类星体光度函数

对前人在类星体光度函数研究中的工作作了详细的介绍,在前人工作的基础上,提出两个新的研究方法和一个新的统计方法。第一为分类研究法。针类星体分作若干子类,每一子类的光度演化形式可以通过相关分析求出,而数密度则可由简单计数求得。第二为平均星等法,定义平均星等Ｍ。研究表明,对于纯密度演化模型,Ｍ与红移ｚ无关;而对于纯光度演化模型,Ｍ与光度演化形式（Ｍｚ＝Ｍ）成线性关系,提出的新统计方法是ｎ／ｎｍａｘ检验法     

关于类星体与亮星系成协的统计分析

本文利用最邻近间距试验对类星体与亮星系的成协进行了统计分析,发现射电类星体,特别是太红移的射电类星体,与亮星系明显成协.     

类星体形成的半解析模型

以Kang等的星系形成的半解析模型为基础,研究星系和中心大质量黑洞的共同形成和演化.假设类星体的活动性由星系并合引起,通过引入黑洞吸积率,确定了红移区间0z4.5的类星体的热光度函数,并分别从爱丁顿比率、黑洞质量函数和两点相关函数3个方面对模型进行限制,模型预言的光度函数能在整个红移、整个光度范围内与观测相符合.结果显示,常数爱丁顿比率不能很好地描述黑洞吸积,爱丁顿比率需要在一定红移范围内随红移增加;星系主并合是触发类星体活动性的有效机制,而次并合只对低光度和中等光度的类星体有影响,对高光度类星体影响很小;在z=1.0处,极高光度的类星休比其他类星体具有更强的成团性.     

类星体光度和暗物质晕的统计关系

活动星系核的能量反馈是星系形成理论模型中的一个重要物理过程,与星系所处的暗物质晕质量、星系中央大质量黑洞吸积率等因素有关。当前的半解析模型预测活动星系核反馈机制主要有两种模式:射电模式和类星体模式,前者主要发生在大质量暗晕中央的大质量星系中,后者主要由较小质量星系并合导致。利用斯隆数字化巡天(SDSS)提供的目前最大的类星体光谱观测样本,结合基于SDSS构建的星系群(团)表,从统计上分析了类星体的热光度和暗晕质量的分布情况。初步分析结果显示,在大质量暗晕中,类星体的热光度和所在暗晕的质量没有相关性,类星体所在暗晕的质量分布很广,进一步证实了高光度的类星体并不存在于大质量的暗晕中。     

高频射电源中的类星体

研究表明，高频射电源与低频射电源相比，前者中的类星体比例更大。３ＣＲ低频射电源（Ｓ１７８ＭＨｚ＞９Ｊｙ）中有１７．８％是类星体，而在２．７ＧＨｚ亮射电源样本中（Ｓ２．７ＧＨｚ≥２．０Ｊｙ），有３５．６％是类星体。更有趣的是，５１８个５ＧＨｚ亮射电源中（Ｓ５ＧＨｚ≥１．０Ｊｙ），至少有２９１个（≥５６％）是类星体。因此，我们认为高频亮射电源的证认是发现类星体的有效手段。     

有射电子源结构类星体的统计分析 Ⅱ.绝对视星等、绝对射电星等和色指数差Q与子源线距的关系以及有关的演化特征

本文在第I部分的基础上,继续用类星体射电子源线距D进行“标准烛光”分类,经过统计分析,得到了子源角径最大的一类类星体的一些统计规律:它的视星等与红移之间,它的绝对星等、单频射电光度、积分射电光度和色指数差Q与D之间有很好的相关性等.由此得到下列有关有子源类星体演化性质的推论:1.随着子源间距D的增大,光学光度下降:dM_v/d_D=10.~m6/MPC.2.随着子源间线距D的增大,射电光度下降.dM_(408-5000)/dD=9.~m04/MPC.3.随着子源间线距D的增大,色指数差Q下降.dQ/dD=-1.~m55/MPC.4.在演化过程中,射电谱型,即谱指数基本保持不变.5.光学辐射主要是非热致的.但随着演化,热致辐射的成分渐渐增多.6.根据光学光度、射电光度以及色指数差Q三种物理量所估计的类星体的演化时标基本一致,大约是1.6×10~7年.7.这些性质和类星体最后演化为星系的总观点不矛盾.8.子源线距D与距离间没有明显的统计相关,即没有迹象表明类星体是在同一个时代产生的,这是大爆炸宇宙学所不能解释的.     

类星体的X射线辐射 1.光度性质和演化

本文概述了Einstein天文台IPC获得X射线流量和光度的统计结果,对混合样品,即光学选择类星体样品,射电选择类星体样品和X射线选择活动星系核样品,讨论了X射线光度与光学光度、射电光度、射电形态的关系以及它的演化性质。     

类星体的光度函数

主要讨论了光学选类星体的光度函数有其演化的达几年中的进展，目前在小红移范围已取得比较一致的结论，对ｚ〉２．２，由于类星样品的限制，对类星体光度函数的演化还存在着很大的分岐，在文中还比较了类星体光学，射电，Ｘ射线的光度函数的性质。     

富尘埃宽发射线类星体的CO发射

富尘埃宽发射线类星体在星系演化中十分关键,而星系中分子气体的信息有助于人们了解其恒星形成潜力等性质。使用IRAM-30m望远镜对红移0.5 ⊙·a^-1,气体耗竭时间为(20～300) Ma。将它们的红外光度与CO光度进行比较,发现该富尘埃宽发射线类星体样本的恒星形成效率相对其他亚毫米波星系及类星体无明显区别。在该样本中发现了活动星系核相对强度与气体耗竭时间的负相关关系,这与目前的类星体演化理论相符。     

射电类星体的演化与宇宙学红移

收集了142个射电类星体(28个射电宁静类星体、114个射电噪类星体)、43个核占优型射电类星体、82个瓣占优型射电类星体和80个Seyfert星系的样本,基于Logistic非线性回归分析的方法对红移和热光度、黑洞质量、5 GHz射电光度、爱丁顿吸积率、核主导参数R的关系进行研究,拟合出相应的演化曲线,得到如下结论:(1)射电类星体的演化是从射电噪类星体(RLQ)演化到射电宁静类星体(RQQ),当演化到一定阶段射电类星体过渡到Seyfert星系;(2)核占优型射电类星体(CDQ)和瓣占优型射电类星体(LDQ)之间并没有明显的随红移演化.     

费米耀变体喷流功率与多波段光度的相关性研究

耀变体的喷流辐射机制是一个非常重要的问题。从文献中收集了442个耀变体的数据,这些耀变体包括215个平谱射电类星体(Flat Spectrum Radio Quasars, FSRQ)和227个蝎虎天体(BL Lac),通过数据研究了耀变体的喷流功率与多波段光度的相关性。研究结果表明:(1)对于平谱射电类星体,喷流功率与射电波段、光学波段、X射线和γ射线的光度都有强相关性,且光度分布顺序为logL_γ logL_O logL_X logL_R。(2)对于蝎虎天体,喷流功率与射电波段、光学波段和γ射线的光度都有强相关性,但是喷流功率与X射线的光度只有弱相关性;蝎虎天体的光度分布顺序为logL_O logL_γ logL_X logL_R,而且蝎虎天体的各波段光度都小于平谱射电类星体。我们认为这些差异是由于平谱射电类星体与蝎虎天体的内禀属性不同导致的,即吸积模式不同和喷流辐射机制不同等。