活动星系核中的射电辐射研究

摘要

活动星系核是星系中心的一种剧烈的活动现象，它从射电到X射线甚至伽马射线波段都有较强辐射，光度约3910-4710erg/s。目前基本认为大多数星系中心都有一个超大质量的黑洞，黑洞吸积周围的气体释放引力能是这种剧烈活动的原因。
　　除了基本的统一模型外（射电噪度与视角），活动星系核还分为低光度活动星系核和高光度活动星系核，它们除光度外有很多不相同的观测现象，如高光度的活动星系核观测到展宽的FeK-线以及光学紫外波段有大蓝包，而低光度的活动星系核没有观测到这些性质。目前的理论认为低光度与高光度活动星系核中的吸积过程有不同的吸积模式，即低光度活动星系核的吸积过程是径移主导的吸积流（ADAF），而高光度活动星系核通过SSD吸积（可能在SSD上还有冕的产生）。
　　活动星系核射电辐射的最明显观测特征是射电二分。不管是高光度还是低光度，它们的射电噪度（射电流量与光学流量之比）分布呈现出两个序列。射电噪序列的射电噪度比射电宁静序列高出大约三个量级。射电噪源一般观测到明显的喷流结构，而射电宁静源的射电辐射较弱且都很致密。我们知道射电噪源的射电光度来源于喷流，但射电宁静源的射电辐射起源还不清楚。
　　第二章中我们研究没有观测到明显喷流的低光度活动星系核的致密射电辐射起源。我们数值求解一维的相对论流体力学方程得到ADAF解，并计算ADAF中的同步辐射、韧致辐射以及它们的康普顿散射。发现低光度活动星系核的X射线可以很好地被ADAF解释，并且ADAF中热电子的同步辐射远低于低光度活动星系核的射电辐射。由于Sgr*A的射电辐射能被ADAF中非热电子很好地解释，我们假设ADAF中有少部分电子被磁重联或湍流过程加速成非热分布，发现只需要热电子能量百分之几的非热电子就能解释大多数没有观测到喷流的低光度活动星系核的射电辐射。因此，没有明显喷流的LLAGNs的射电辐射可能来源于吸积流中的非热电子。
　　第三章中我们研究了射电宁静的高光度活动星系核中的射电辐射问题。由于射电宁静的高光度活动星系核的射电辐射也非常致密，大部分无明显喷流结构。利用盘冕模型计算发现冕中热电子的同步辐射仍然远低于射电宁静高光度活动星系核的射电辐射且谱形不合。我们同样假设冕中也有一部分电子被加速成了非热分布，计算发现冕中非热电子的同步辐射光度也低于观测射电光度且谱形不合。然后我们考虑可能的外流辐射，发现基本与观测相符合，因此射电宁静高光度活动星系核的射电辐射应该来自于外流。
　　第四章中首先求得了非热电子同步辐射光度与中心黑洞质量以及吸积率的解析关系，根据第二章以及第三章吸积盘模型的光学/X射线光度与黑洞质量以及吸积率的关系得到了各种条件下的射电光度与光学/X射线光度以及黑洞质量的关系。通过这个关系可以非常容易限定射电辐射的起源。我们把它应用于低光度和高光度活动星系核，发现吸积流和外流均可以解释低光度活动星系核的射电观测现象，而高光度活动星系核的射电观测现象只能用外流解释。
　　综上所述，我们认为射电噪 AGN的射电辐射来自于喷流。对于射电宁静源， LLAGNs的射电辐射有可能来源于吸积流中的非热电子，也可以用外流来解释；射电宁静高光度AGN的射电辐射应该来源于外流。

目录

声明

1引言

1.1活动星系核

1.2吸积与喷流物理

2低光度活动星系核的射电辐射起源

2.1背景介绍

2.2样本

2.3模型

2.4结果

2.5讨论

3射电宁静高光度活动星系核的射电辐射起源

3.1背景介绍

3.2样本

3.3盘冕模型

3.4盘冕模型加非热电子

3.5盘冕模型加外流

4射电辐射与其它波段辐射的关系

4.1背景介绍

4.2模型

4.3结果及讨论

5问题与展望

致谢

参考文献

附录

A1标准薄盘的求解

A2同步辐射谱的解析近似

攻读博士学位期间发表的论文