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云南天文台在双峰宽发射线变脸活动星系核研究中获进展
2021-03-03  |  作者:  |  【  】 【打印】 【关闭

  3月2日,国际天体物理学杂志 The Astrophysical Journal 在线发表了中国科学院云南天文台博士研究生封海成、刘洪涛研究员与合作者的研究成果。该研究依托丽江天文观测站2.4米望远镜,通过宽发射线反响映射观测开展了变脸活动星系核的研究。NGC 3516是一个变脸赛弗特星系:宽发射线从很强到极弱来回变化,即赛弗特星系光谱类型在1型和2型之间变化。

  赛弗特星系是一类射电宁静活动星系核,绝大多数没有喷流,中心超大质量黑洞的吸积盘产生了连续谱辐射,电离连续谱照射宽线区气体云产生宽发射线。宽发射线反响映射就是测量光学和紫外连续谱、宽发射线光变之间的时间延迟,研究宽线区的尺度、几何结构等物理性质,并与宽发射线宽度结合,计算中心黑洞的质量。反响映射观测研究的活动星系核有很多,反响映射观测的变脸活动星系核很少,NGC 3516就是其中的一个,而且还是一个双峰宽发射线的源,双峰宽发射线可能与椭圆盘或者超大质量双黑洞有关。反响映射观测对研究其中心物理结构有重要意义。

  封海成等人利用丽江2.4米望远镜,在2018年11月到2019年5月期间,成功地对NGC 3516进行了分光观测和测光观测,在此期间,NGC 3516是赛弗特星系1型。经过细致的数据分析,包括数据预处理、光谱定标及光谱拟合,他们测得了相应的光变曲线。

  在国际上,该研究团队第一次观测到Hα的延迟时标速度分布图。由连续谱和宽发射线光变曲线的交叉相关得到宽发射线区的平均半径为7.5光天,宽发射线宽度1700 km/s,中心黑洞质量为2400万个太阳质量。光谱显示,宽发射线Hβ和Hα都有双峰结构(图1、图2)。从光谱的蓝端到红端,速度图上从左到右,光变延迟时标逐渐变小(图2),这种趋势与内流模型预言相符,与椭圆盘模型也吻合。

  结合反响映射历史观测资料,研究人员发现NGC 3516的宽发射线区半径大约30年基本无变化,宽发射线区可能是一个很窄的椭圆环。他们推测,宽发射线Hβ从很强到极弱来回变化以及宽线区半径大约30年基本无变化这些现象,可能是由中心黑洞的吸积率变化产生。

  这些新发现可以使我们更好地理解双峰宽发射线变脸活动星系核中心的物理结构与物理机制。

  该研究得到国家自然科学基金、中国科学院重点研究项目、中国科学技术部、中国科学院跨学科创新团队项目、国家自然科学基金和中国科学院天文学联合基金、中国科学院天体结构与演化重点实验室的资助。

  论文链接

图1:黑色:平均光谱,蓝色:宽发射线,红色:最佳拟合,绿色:Fe II辐射,灰色:宿主星系辐射,洋红色:窄发射线,橙色:幂律谱。底部黑色曲线:残差。

图2:反响映射速度分布图和均方根光谱。

 

  

 
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