活动星系核的硬X射线光谱光变研究

摘要

天体物理学家认为活动星系核(Active Galactic Nuclei:AGN)的高能辐射起源于一个热的等离子体——corona:冕。盘冕模型表明来自于吸积盘的光学/UV波段的光子，在冕区被热电子康普顿散射变为更高能的光子，所以活动星系核的X射线光谱通常由一个幂律谱主导。得益于越来越高质量的观测数据，已经多次观测到存在≈100keV的高能截断的X射线光谱，这正是热康普顿散射的证据。 活动星系核的X射线辐射通常是变化的，而且这种变化可能发生在极短的时间里。对光变的研究是发现星系中心大质量黑洞物理性质的重要途径。活动星系核的光变特征能够帮助了解它的一些物理性质，例如，通过测量光变的时标能够了解活动星系核的发射区域的尺寸;利用Reverberation Mapping能够测量中心黑洞的质量;多波段光变的研究可以帮助获得活动星系核中各个区域之间的联系。 活动星系核的X射线光谱模型极为复杂，不仅包括主幂律谱，还包括吸积盘的相对论反射，遥远的冷反射，以及发射线等成份。还有尘埃环的吸收以及本星系和银河系的吸收，这些成份都会给测定光谱参数带来很多困难。因此提出了不基于模型拟合的光谱比率的方法来寻找光谱光变源，并辅助模型选择和参数测定。论证了利用光谱比率来快速分析两次观测之间的光谱差异是可靠的，模型依赖程度极低的一种方法。利用光谱比率来寻找存在光谱光变的备选活动星系核是十分便捷有效的，还可以在一定程度上帮助选择最佳模型。 借助于光谱比率技术，重新研究了5个文献报道的NuSTAR观测存在截断能量变化的活动星系核(MCG-5-23-16，3C382，NGC4593，NGC5548和Mrk335)。其中有3个的光谱比率(MCG-5-23-16，3C382，NGC4593)与文献中报道的模型比率不一致。因此给出了改进后的光谱拟合结果。还寻找到了一个新的截断能量有变化的源:4C+74.26。 最终，发现这6个活动星系核都存在变亮变软的现象。在3C382，NGC5548，Mrk335和4C+74.27中，冕存在变亮变热的趋势。这种现象要求冕的几何结构存在变化以解释。

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第一章绪论

1．1 活动星系核以及其硬X射线光变的简介

1．2 当前活动星系核硬X射线光变的研究进展

第二章利用光谱比率来研究光谱光变

2．2三种方法还原本征光谱比率

2．3测试还原模拟光谱的本征光谱比率

2．4测试还原真实观测的光谱比率

2．5光谱比率的作用

第三章将光谱比率用于探测截断能量变化

3．1 6个活动星系核的光谱比率

3．2光谱拟合结果

第四章4C+74．26中的截断能量变化

4．1 4C+74．26不同观测间的光谱比率

4．2 4C+74．26的光谱拟合结果

第五章总结和讨论

5．1 Ec变化的起源

第六章展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果