“变脸”活动星系核研究

论文摘要

光变是活动星系核（Active Galactic Nuclei,AGN）的一个重要特征。观测发现绝大部分AGN在这种变化下保持原有特征,但少数在几年的时标上呈现宽发射线产生（turn-on）或者消失（turn-off）的现象,即所谓的“变脸”AGN（changing look AGN）。这种有类型转变现象的源在2010年之前只发现几例,但近年来随着时域巡天的开展以及大规模的重复光谱样本的增加,迄今为止“变脸”AGN已经增加到60多例。这类极端变化的源为检验AGN统一模型以及研究AGN与其宿主星系的共同演化提供了重要对象,成为近几年该方向的研究热点。在本博士论文中,我将介绍我在“变脸”AGN方面的一系列工作。首先,我们通过中红外的光变来判断类型转变的驱动机制。类型转变现象有两种主流解释:尘埃遮蔽变化或者吸积率突变。通过分析10个“变脸”AGN的WISE中红外近十年的光变曲线,我们发现它们在类型转变的过程中,其中红外波段都存在非常显著的光变,且光变行为滞后响应于光学波段的变化。我们的分析表明中红外大幅度的光变、短暂的变化时标无法用尘埃遮蔽变化来解释;而中红外光变行为滞后响应于光学的特征恰好与吸积率大幅变化引起的尘埃回响一致,我们进而判定是黑洞吸积率的变化引起了 AGN的类型发生转变。同时,我们发现当AGN有“turn-on”现象发生时,中红外的颜色有从星系型转变为AGN型的趋势;反之,有“turn-off”现象发生时,则中红外颜色从AGN型变到星系型。另外,我们根据中红外的光变特征成功预言了其中四个“变脸”AGN会发生二次转变。其次,根据中红外光变存在滞后响应光学光变的现象,我们从Gaia变源数据库中选择了四个光学有显著变化且中红外有探测的源。这四个源都是AGN（其中两个为我们新认证的）。我们利用反响映射方法测出了中红外对光学的时间延迟,得到了尘埃环的平均尺度。我们发现中红外波段尘埃环没有明显的分层结构,且测得的尘埃环尺度与前人用近红外波段测得的结果一致,符合时延和光度的关系:△τ∞L0.5。寻找更多“变脸”AGN对于研究黑洞吸积物理、AGN和其宿主星系的共同演化、AGN宿主星系的性质有重要意义,因此有效地选择“变脸”AGN候选体至关重要。我们承接第一项工作,提出了用中红外流量和颜色变化来寻找“变脸”AGN的方法。我们从斯隆数字巡天（SDSS）的AGN光谱库出发,结合WISE中红外数据,筛选出300多个中红外有大变幅且颜色从AGN型变为星系型的“turn-off”候选源。我们对其中7个源进行后续光谱观测,发现6个源有宽线消失的现象（保守地认为其中3个确实发生了“turn-off”现象,另外3个由于光谱信噪比较低有待进一步研究）。我们的研究结果表明,将中红外光变和颜色变化相结合,可能是寻找“变脸”AGN非常高效的方法。该方法亦可以用于从星系样本中寻找“turn-on”的AGN。后续我们将对剩余“turn-off”样本以及新选择的“turn-on”样本进行观测,预期发现更多的“变脸”AGN。此外,在博士期间,我还参与并完成了 1.2米望远镜双通道成像仪的安装、调试工作。该设备主要用宽、窄带测光反响映射研究AGN宽线区的结构,检验R-L关系在高光度AGN中的行为以及该关系作为宇宙学距离测量的可靠性。我们完成了观测计划辅助程序以及数据处理的Pipeline。之后我们将对大样本的AGN开展观测。

论文目录

摘要

ABSTRACT

第1章简介

1.1 活动星系核与统一模型

1.2 “变脸”AGN

1.2.1 “变脸”AGN的定义

1.2.2 “变脸”AGN的历史和现状

1.2.3 “变脸”AGN的搜寻方法

1.2.4 “变脸”AGN的模型解释

1.3 “变脸”AGN的研究意义

1.3.1 对吸积物理的启示

1.3.2 对AGN结构和演化的启示

1.4 我的工作

第2章活动星系核类型转变机制判断

2.1 WISE介绍

2.1.1 WISE简介

2.1.2 WISE/NEOWISE的数据处理

2.2 Catalina巡天简介

2.2.1 数据处理示例

2.3 “变脸”AGN样本选取

2.4 中红外光变分析

2.4.1 “Turn-off” AGN

2.4.2 “Turn-on” AGN

2.4.3 中红外颜色变化

2.4.4 剩余14个源的情况简介

2.5 讨论

2.5.1 中红外光变判断类型转变机制

2.5.2 中红外提供更多信息

2.6 小结

第3章中红外反响映射测量尘埃环尺度

3.1 背景介绍

3.2 Gaia简介

3.3 数据获取

3.3.1 光学光谱

3.4 红外对光学的时延测量

3.5 结果分析和讨论

3.5.1 升华半径计算

3.5.2 与近红外反响映射比较

3.5.3 讨论

3.6 小结

第4章类型转变活动星系核搜寻

4.1 背景简介

4.2 目前寻找“变脸”AGN的进展

4.3 样本来源与数据处理

4.3.1 样本选择判据

4.3.2 光学光谱

4.4 结果分析

4.4.1 信噪比对宽线测量影响

4.4.2 讨论

4.5 小结

第5章 1.2米望远镜双通道成像仪相关工作

5.1 双通道成像仪简介

5.2 滤光片装配

5.3 科学目标

5.3.1 反响映射的理论依据

5.3.2 测光反响映射具体实现方法

5.4 观测计划编排辅助程序简介

5.4.1 目标源编排辅助程序

5.4.2 观测模式辅助程序

5.5 数据处理Pipeline介绍

5.5.1 Pipeline的特点

5.5.2 FITS数据文件名设置

5.5.3 核心函数用法简介

5.6 实际图像和处理结果展示

5.7 小结和展望

第6章总结与展望

6.1 总结

6.2 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

文章来源

类型: 博士论文

作者: 盛振峰

导师: 王挺贵,蒋凝

关键词: 活动星系核,类型转变,变脸,中红外光变,尘埃反响映射

来源: 中国科学技术大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 天文学

单位: 中国科学技术大学

分类号: P157.6

DOI: 10.27517/d.cnki.gzkju.2019.000062

总页数: 106

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