平谱射电类星体在逆康普顿机制中软光子来源的研究

为了验证逆康普顿机制的主导过程以及主导过程中软光子的起源,通过文献收集了75个平谱射电类星体(Flat-Spectrum Radio Quasar, FSRQ)多波段的(准)同时数据,并利用对数抛物线函数拟合了频谱能量分布,分析同步峰流量与逆康普顿峰之比和多普勒因子的关系,运用自举法(Bootstrapping)计算了样本的种子因子(Seed Factor, SF)分布,用于调查软光子的起源。分析结果如下:(1)在轻子模型框架下,整个样本与子样本log[U_B(νF_ν)_(EC)/U_(ext)(νF_ν)_(syn)]和logδ的显著相关性表明,平谱射电类星体的高能辐射优先由外康普顿过程主导。(2)对于相对低同步峰的峰频种群,观测的种子因子分布与理论上尘埃环(Dust Torus, DT)的种子因子范围相交,表明逆康普顿过程中的软光子很可能由尘埃环主导;而对于相对高同步峰的峰频种群,观测的种子因子超过了宽线区(Broad-Line Region, BLR)或尘埃环种子因子的范围,因此无法确定软光子的来源。     

Fermi耀变体的辐射特性和演化研究

搜集和计算了734个Fermi耀变体样本,包括322个蝎虎天体(其中148个高峰频蝎虎天体、73个中峰频蝎虎天体以及101个低峰频蝎虎天体)和412个平谱射电类星体(其中18个高峰频平谱射电类星体、45个中峰频平谱射电类星体以及349个低峰频平谱射电类星体)。研究了每个子类的红移分布、黑洞质量分布以及γ射线光度的分布,并对其红移、黑洞质量、γ射线光度以及同步峰值频率的相关性进行了分析,结果表明:(1)根据红移与γ射线光度分别从高到低的排序,得到Fermi耀变体的演化序列遵循平谱射电类星体→蝎虎天体,且高同步峰频耀变体→中同步峰频耀变体→低同步峰频耀变体,但根据黑洞质量从高到低得到的演化序列不同,这可能是黑洞质量的估计误差以及黑洞质量样本数量较少造成的;(2)Fermi耀变体每个子类的红移与黑洞质量、黑洞质量与γ射线光度之间正相关;(3)Fermi耀变体每个子类的红移、γ射线光度分别与同步峰频之间反相关,黑洞质量与同步峰频之间不存在相关性。     

费米耀变体的X射线辐射

耀变体(blazar)的X射线辐射位于同步辐射的尾部及逆康普顿辐射的前部分,因此其辐射起源较为复杂.耀变体从射电到X射线波段辐射的谱能分布(SED)可用抛物线函数近似拟合.若将该拟合所得拟合曲线近似视为耀变体的物理谱,分析费米(Fermi)耀变体的X射线辐射,则结果表明:耀变体的X射线辐射包含同步辐射和逆康普顿辐射2个成份,并可用该拟合线将X射线的同步辐射和逆康普顿辐射成份进行简单分离;源的同步峰频越高,其同步辐射成份越多,而其逆康普顿辐射成份越少;在X射线1 keV处,对于平谱射电类星体(FSRQ)、低同步峰BL Lac天体(LBL)和高同步峰BL Lac天体(HBL),其同步辐射成份占总辐射的比例分别为17%、27%和73%;同步峰频与X射线1 keV处同步辐射流量密度有强正相关,而与逆康普顿辐射流量密度无相关;在X射线波段,LBL的辐射机制与FSRQ的类似.     

平谱射电类星体3C 279的宽带能谱光变特性分析

搜集了3C 279的29个态的光谱能量分布(Spectral Energy Distributions, SEDs)作为样本,使用稳态拐折幂律电子能谱分布(Electron Energy Distribution, EED)情况下的单区均匀轻子模型进行拟合,进而研究该源光变时外在观测与内在物理特性及它们之间的关系。主要结果如下:(1)我们的结果支持光变的激波解释(但需要斜激波)或磁重联解释。(2)外康普顿(External Compton, EC)峰的峰值光度logν■L■和磁场logB之间存在一个显著的反相关关系。多普勒因子logδ和外康普顿峰的峰值光度logν■L■之间存在正相关关系,意味着多普勒因子的增加是外康普顿峰的峰值光度升高的原因之一。(3)同步峰的峰值频率logν■和峰值光度logν■L■之间不存在显著的正相关关系,意味着反耀变体序列不一定对所有耀变体成立。(4)参数U_e/U_B(相对论电子能量密度与磁场能量密度的比值)远离1,说明相对论电子与磁场之间均分趋势不明显,并且参数U_e/U_B中比值大于1的占86%,意味着3C 279中的喷流大多数以粒子为主导;从P_B(磁场功率)P_r(辐射功率)P_e(相对论电子功率)P_p(冷质子功率)的关系中,P_p/P_(jet)(冷质子功率与喷流功率的比值) 0.5表明3C 279喷流中的能量大概率也是由冷质子携带的。同时,我们发现3C 279中γ射线耗散区位于距离黑洞中心0.1～1.8 pc处,暗示着它们位于宽线区(Broad-Line Region, BLR)之外,尘埃环(Dusty Torus, DT)之内。     

射电宁静类星体对γ射线背景的贡献

EGRET的观测确认并给出了新的各向同性的γ射线背景,已知的γ辐射天体不足以提供这么多的辐射.同时EGRET也揭示出一批未发现射电波段对应体的γ射线源,它们均匀地分布在天球上,表明可能是宇宙学起源. Wang(2008)提出一种新的、由AGN的辐射反馈驱动的γ射线辐射过程,辐射的能量峰值落在1GeV-0.1TeV之间,光度典型值达到1042-1043ergs s-1.射电宁静类星体中的这种辐射过程使得它们成为潜在的γ辐射源,并对γ背景产生贡献.考虑逆康普顿散射的种子光子分别来自类星体吸积盘和宇宙微波背景这两种情况,发现前一种情况在～1GeV处贡献了78%-92%的背景辐射强度,后一种情况的贡献可以忽略.射电宁静类星体很可能成为对1GeV附近,γ射线背景贡献最大的天体.     

Fermi耀变体能谱分布曲率特性研究

收集了172个Fermi耀变体多波段准同时性观测数据,同步辐射成分和逆康普顿(IC)散射成分的多波段能谱通过对数抛物线拟合.研究了Fermi耀变体能谱分布的曲率特性,主要结果如下:平谱射电类星体(FSRQ)和蝎虎座BL型天体(BL Lac)的同步峰值频率和曲率有显著的负相关,但它们的相关关系是不同的.比较观测结果和不同理论模型预测,FSRQ加速机制与分数变换加速增益模型(The model of fluctuation of fractional acceleration gain)一致,而BL Lac则与能量依赖加速概率模型(The model of energydependent acceleration probability)一致;FSRQ同步曲率的平均值大于BL Lac的平均值,暗示了BL Lac的粒子加速效率高于FSRQ的粒子加速效率.这归因于FSRQ在宽线区(BLR)的喷流较强.此外FSRQ和低能峰蝎虎座BL型天体(LBL)具有相似的能谱分布特性.这与先前的研究结果一致;对于FSRQ和BL Lac,没有发现IC峰值频率与其曲率之间存在相关性.     

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。     

射电类星体黑洞自旋与射电噪相关性研究

黑洞自旋及其参量能提供射电类星体射电噪度的信息。从文献资料中收集了69个射电类星体源。这些源包含了37个陡谱射电类星体(SSRQs),32个平谱射电类星体(FSRQs)。通过样本数据研究黑洞自旋能量与射电类星体射电噪的相关性。研究结果表明:(1)37个陡谱射电类星体与射电噪存在明显的相关性。这种相关性在3种磁场条件下都存在(B=BEDD,B=104G,B∝j);(2)陡谱射电类星体与射电噪之间的相关性不受相对论聚束效应的影响;(3)32个平谱射电类星体与射电噪之间不存在相关性,这说明黑洞自旋与射电噪的相关性与射电类星体的类型有很大关系;(4)陡谱射电类星体黑洞自旋与射电噪的强相关性表明,黑洞自旋能量在一定程度上给出陡谱射电类星体射电噪度的信息。这些研究结果与其他人提出的理论是一致的。     

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.     

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.     

黑洞吸积率与喷流能量相关性讨论

喷流的形成与黑洞吸积向来密不可分。分析黑洞吸积率与其喷流能量的相关性对研究黑洞内部结构以及喷流形成的具体原因具有重要的意义。从文献资料中收集了24个数据源,这些源包含了13个射电选BLLac天体(RBL)和11个平谱射电类星体(FSRQs)。通过样本数据研究黑洞吸积率与喷流能量以及γ射线流量密度的相关性。研究结果表明:(1)24个活动类星体的吸积率与喷流能量存在明显的相关性,这与Allen等得出的结论相同;(2)射电选BLLac天体与平谱射电类星体的喷流能量分布存在一定差异;(3)射电选BLLac天体的吸积率与γ射线流量密度相关性并不明显,但平谱射电类星体的吸积率与γ射线流量密度之间具有一定的相关性;(4)研究结果进一步证明了喷流能量不仅与黑洞质量有关,同时也很可能与黑洞的吸积存在关系。黑洞喷流的形成很可能是黑洞质量与吸积共同作用的结果。这些研究结果与其他方法获得的结果是一致的。     

射电噪类星体黑洞的质量和自旋与喷流能量的相关性

喷流的形成与黑洞质量及黑洞自旋之间存在着很大关系.讨论黑洞质量及黑洞自旋与喷流能量的关系对喷流形成及结构的研究有着重要的意义.从文献资料中收集了65个射电类星体源.这些源包含了35个陡谱射电类星体(SSRQs),30个平谱射电类星体(FSRQs).通过样本数据研究黑洞质量及黑洞自旋与喷流能量的相关性.研究结果表明:(1)65个射电类星体的黑洞质量与喷流能量存在明显的相关性,这与Zensus所得出的结论相同;(2)65个射电类星体的黑洞自旋与喷流能量存在相关性.尤其在爱丁顿磁场条件下(B=BEDD),黑洞自旋与喷流能量的相关性最为明显,其相关系数要比黑洞质量与喷流能量的相关系数高;(3)陡谱射电类星体与平谱射电类星体的自旋数据分布存在一定差异;(4)研究结果进一步证明了喷流能量不仅与黑洞质量有关,同时也很可能与黑洞的自旋能量存在关系.黑洞喷流的形成很可能是黑洞质量与黑洞自旋共同作用的结果.这些研究结果与其他方法获得的结果是一致的.     

费米耀变体峰值参量、康普顿主导、谱指数之间相关性的研究

使用一个具有(准)同时性宽带能谱数据的Fermi耀变体样本,对其进行同步和逆康普顿峰峰值参量、康普顿主导以及高能谱指数等参量之间的相关性分析,以获得耀变体整体和子类相关性之间差异的来源、耀变体喷流中粒子冷却的主导机制和电子能谱形状等方面的解释。分析结果表明,耀变体的整体相关性至少有部分来自平谱射电类星体和蝎虎天体由于物理性质不同而在参数平面上具有不同分布区域这一特性贡献,因此针对两个子类的相关性分析是必需的。蝎虎天体为快冷却机制,谱指数图的结果支持对数抛物线形状的电子能谱。     

活动星系核的演化与宇宙学红移

通过搜集了457个活动星系核样本,根据活动星系核的演化实质是指宇宙时标上的变化,讨论了红移量与活动星系核演化的关系,最终证明了活动星系核的演化分为两个序列:(1)从类星体到Seyfert星系之间的演化;(2)平谱射电类星体(FSRQ)—BL Lac天体—射电星系(RG)的演化。     

Fermi耀变体的能谱分布研究

从SSDC (Italian Space Agency Science Data Center)搜集了68个Fermi耀变体的射电至X射线波段的观测数据,用对数抛物线拟合计算了其同步辐射峰的参数.研究了有效谱指数、同步辐射峰值频率和曲率的关系并用有效谱指数估算同步峰频.主要结果有:(1)研究同步峰频和曲率的线性关系发现,对于全部的蝎虎天体(BL Lac),结果与能量依赖加速概率模型的预测一致.但是,如果仅仅考虑高峰频BL Lac,即同步峰频lg (ν_p/Hz)> 15.3的BL Lac,其结果却与分数变换加速增益模型的预测结果一致.(2)对于同步峰频相同的源,射电-光学的有效谱指数αro与曲率间有显著的负相关,而光学-X射线的有效谱指数α_ox与曲率无关.通过α_ro可以确定一个同步峰频与曲率的关系.     

坦谱射电源PKS 0528 134中γ射线爆发和毫米波射电爆发的演化关系

在１９９１—１９９３年期间,Ｃｏｍｐｔｏｎγ射线天文台（ＣＧＲＯ）在射电源ＰＫＳ０５２８＋１３４中观测到两次很强的射线爆发,都伴随有毫米波射电大爆发．本文详细分析了高能γ－Ｘ射线波段和红外－光学波段的辐射能量分布（ＳＥＤ）．结果表明,高能γ射线辐射可能主要是由喷流相对论电子对周围ＵＶ－软Ｘ射线光子的逆康普顿散射所产生的．同时,通过毫米波射电大爆发的频谱演化特性与γ射线源的同步辐射频谱特性的比较,对γ辐射等离子团和射电等离子团之间可能的演化联系作了讨论．     

耀变体喷流性质研究

利用锥形喷流模型(conical jet model)拟合了55个费米耀变体的准同时性多波段观测数据,并研究了耀变体喷流的物理性质.通过卡方估计来找到模型的最优参数,与收集的其他参数进行统计分析.源的参数统计分析结果如下:(1)模型拟合得到的喷流功率要比利用延展射电光度得到的喷流功率大;(2)多普勒因子δ与磁感应强度B之间没有相关性;(3)喷流功率与吸积盘光度间存在相关性,Blandford-Znajek(BZ)机制能够很好地解释BL Lacs的喷流能量来源却不能解释平谱射电类星体(Flat Spectrum Radio Quasars,FSRQs);(4)喷流功率与黑洞质量之间有显著相关.     

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.     

一个耀变体样本在射电波段的Jurkevich周期分析

利用欧文斯谷射电天文台(Owens Valley Radio Observatory, OVRO) 15 GHz的观测数据,通过Jurkevich理论分析了78个耀变体样本的光变曲线,结果表明,射电源显示了显著的光变周期,范围为0.83–2.55 yr.另外,通过估算射电源光变的调制指数,发现蝎虎天体的调制指数较平谱射电类星体有更大的高斯分布峰值.     

利用贝叶斯分层模型估算耀变体的多普勒因子

基于亚毫米波阵列(Submillimeter Array, SMA)的1 mm波长的长时间监测数据,利用贝叶斯分层模型对耀变体的光变曲线进行拟合,估算了155个耀变体的射电亮温度和光变多普勒因子。利用Wilcoxon秩和检验,比较了蝎虎座BL型天体(BL Lac)子样本和平谱射电类星体(Flat Spectrum Radio Quasar, FSRQ)子样本的亮温度和多普勒因子分布,也比较了费米耀变体和非费米耀变体的亮温度和多普勒因子分布。结果表明：(1)相对蝎虎座BL型天体,平谱射电类星体平均具有更高的多普勒因子;(2)相对非费米耀变体,费米耀变体平均具有更高的亮温度和多普勒因子。通过与15 GHz波段的亮温度和多普勒因子进行比较发现,射电亮温度和多普勒因子可能有向更高频率降低的趋势。