寬吸收線(xiàn)類(lèi)星體物理研究

摘 要:現在普遍相信類(lèi)星體的反饋會(huì )調節寄主星系形成的進(jìn)程，但其中具體的物理過(guò)程依然是個(gè)謎.類(lèi)星體的外流是一個(gè)重要的候選者.為了確定外流的重要性，技術(shù)大學(xué)天體物理中心開(kāi)展了寬吸收線(xiàn)類(lèi)星體的一系列研究，取得了一些進(jìn)展: (1)寬吸收線(xiàn)區的紫外吸收物質(zhì)的柱密度比原來(lái)預計高出2個(gè)量級，低電離吸收線(xiàn)形成于飽和的高電離吸收線(xiàn)區；（2）射電寧靜的寬吸收類(lèi)星體吸收物質(zhì)主要在赤道面，并且不同的源吸收物質(zhì)分布情況很不相同，而在射電強的類(lèi)星體中，赤道和極向外流都是可能的；（3）共振散射線(xiàn)偏振表明，外流物質(zhì)攜帶角動(dòng)量.?
　　關(guān)鍵詞:類(lèi)星體, 吸收線(xiàn)???
　　The physics of broad absorption line quasars??
　　WANG Ting\|Gui??
　　(Center for Astrophysics , University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China)??
　　AbstractQuasar feedback is considered a crucial process in galaxy formation and evolution; however, details of the physical process remain a mystery. Quasar outflow is one possible process. To assess the importance of quasar outflow we have performed a series of studies on broad absorption line (BAL) quasars, and have obtained the following results. （1）The UV absorption column density is an order of magnitude higher than previously believed, and low ionization BALs are formed in the high ionization zone. (2) In radio\|quiet BAL quasars, the outflow is mainly confined to the equatorial directionwhile in radio\|loud ones both equatorial and polar outflows are possible. (3) The polarization of resonantly scattered lines suggests that the outflow carries large angular momentum.?
　　Keywordsquasars, absorption lines???
　　?
　　1 引言?
　　
　　一些星系中心的超大質(zhì)量黑洞吸積周?chē)�的氣體，氣體在下落到黑洞過(guò)程中將巨大的引力結合能轉換成粒子的熱運動(dòng)動(dòng)能，產(chǎn)生大量的電磁輻射,同時(shí)吸積也是大質(zhì)量黑洞增長(cháng)的過(guò)程.它們的輻射光度甚至超過(guò)整個(gè)星系的恒星光度百倍，我們稱(chēng)這些天體為活動(dòng)星系核.近10年來(lái)的觀(guān)測表明，幾乎所有大質(zhì)量星系的中心都存在超大質(zhì)量黑洞，核活動(dòng)是星系演化的一個(gè)特殊階段.人們普遍相信核活動(dòng)巨大的能量輸出使得它在星系演化的過(guò)程中起關(guān)鍵的作用，產(chǎn)生了一系列觀(guān)測到的黑洞質(zhì)量與星系參數的相關(guān)性.類(lèi)星體是高光度的活動(dòng)星系核統稱(chēng).?
　　
　　大約10%—20%的類(lèi)星體具有寬的、藍移的離子吸收線(xiàn)，這些類(lèi)星體被稱(chēng)為寬吸收線(xiàn)類(lèi)星體?（BAL QSO）.最常見(jiàn)的紫外吸收線(xiàn)有CIV1549, NV1240, Lyα, SiIV1397, OVI1032, MgII2798, AlIII1870 等類(lèi)Li離子共振吸收線(xiàn)（如圖1所示），這些吸收線(xiàn)是由類(lèi)星體部分電離的高速外流物質(zhì)吸收連續譜產(chǎn)生的，外流的速度可高達0.1c—0.2c(c為光速).如果這些外流具有足夠的質(zhì)量外流速率，它可能是聯(lián)接核活動(dòng)與星系演化的關(guān)鍵物理過(guò)程，同時(shí)也將對吸積過(guò)程產(chǎn)生重要影響. 因此確定寬吸收線(xiàn)類(lèi)星體物理參數近年來(lái)受到特別重視.?
　　本文將介紹寬吸收線(xiàn)類(lèi)星體的研究背景和我們近年來(lái)在這方面開(kāi)展的一些研究工作,包括吸收物質(zhì)的柱密度，外流的幾何以及外流角動(dòng)量的確定等. ?
　　
　　2 寬吸收類(lèi)星體中外流的基本圖像?
　　
　　目前對寬吸收線(xiàn)類(lèi)星體有2類(lèi)截然不同的觀(guān)點(diǎn)：人們較為普遍接受的觀(guān)點(diǎn)是，所有的類(lèi)星體都具有寬吸收線(xiàn)外流, 但外流只覆蓋一少部分的立體角，換言之，只在類(lèi)星體的一些視線(xiàn)方向上觀(guān)測到了外流；另一類(lèi)觀(guān)點(diǎn)是，只有一些特殊的類(lèi)星體具有寬吸收線(xiàn)外流.觀(guān)測檢驗這2個(gè)觀(guān)點(diǎn)的主要方法是：（1）通過(guò)比較BAL QSO吸收線(xiàn)區的覆蓋因子與觀(guān)測到寬吸收線(xiàn)類(lèi)星體的比例， 如果二者一致，則支持第一類(lèi)模型；（2）檢驗BAL QSO與非BAL QSO性質(zhì)在統計上的差別， 如果有差別，則二者可能是不同的. 第一類(lèi)檢驗主要通過(guò)離子共振散射譜線(xiàn)的強度與理論模型預言的比較來(lái)確定.對大部分吸收線(xiàn)而言，離子與光子的作用并不是真吸收而是共振散射，因而通過(guò)測量別的方向上散射過(guò)來(lái)的光就可以確定散射物質(zhì)覆蓋的區域.這一方法給出寬吸收線(xiàn)區的覆蓋因子上限為30%，但一定程度上與模型相關(guān). 第二類(lèi)方法發(fā)現BAL與非 BAL QSO只在發(fā)射線(xiàn)輪廓上有細微差別，BAL QSO的CIV線(xiàn)更加藍移，這可能說(shuō)明它們有不同，或者只是二類(lèi)系統不同的視角方向引起的，前者支持第一種觀(guān)點(diǎn)，而后者支持第二種觀(guān)點(diǎn)，因此第二類(lèi)方法并沒(méi)有給出明確的傾向.?
　　寬吸收線(xiàn)外流是由輻射加速的，如果外流的電離程度合適，活動(dòng)星系核強的紫外輻射可以非常有效地加速物質(zhì)外流.在光學(xué)薄的情況下，輻射加速度可以寫(xiě)成：
　　
　　其中σν為單位質(zhì)量物質(zhì)對頻率為ν的光子的吸收截面，Lν為頻率ν處單位頻率間隔的光度，λ為平均吸收截面與散射截面之比，LUV為積分光度，LEdd為完全電離的氫輻射壓與引力平衡時(shí)輻射光度(稱(chēng)為Eddington光度)， M為黑洞的質(zhì)量.對于典型的類(lèi)星體而言，LUV/LEdd~0.1，λ

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