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    我国学者在类星体宽线区起源研究方面取得重要进展

    日期 2017-10-26   来源:数理科学部   作者:刘强、颜景志  【 】   【打印】   【关闭

    图. 类星体中心区域艺术想象图

      在国家自然科学基金(项目编号:11173023,11133006,11373024,11233003,11473002)等项目的资助下,中国科学院高能物理研究所王建民研究员团队与美国怀俄明(Wyoming)大学M.布拉泽顿(M. Brotherton)教授、南京大学施勇教授合作在类星体宽发射线区起源研究方面取得新进展。相关研究成果以“Tidally Disrupted Dusty Clumps as the Origin of Broad Emission Lines in Active Galactic Nuclei”(潮汐瓦解的尘埃云块作为活动星系核宽线区的起源)为题,于10月9日在Nature Astronomy(《自然:天文》)上在线发表。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41550-017-0264-4。

      1943年,美国天文学家K.赛弗特(K. Seyfert)博士发现某些星系的核区光谱具有宽度达到数千公里每秒的巴尔末发射线,这些星系称作Seyfert星系。20年后,M.施密特(M. Schmidt)发现了第一颗类星体,其光谱与Seyfert星系十分类似。经过半个世纪的研究,现在认为它们其实同属一类,统称为活动星系核。天文学家目前已从斯隆数字化巡天项目(SDSS)中发现了多达50万个类星体,最高红移到z~7(此时宇宙年龄大约8亿年)。与邻近宇宙中的活动星系核类似的是,它们光谱中最主要的特征仍然是这些宽巴尔末发射线系,产生这些宽发射线的区域称为宽线区,宽线区起源和物理一直是天文和天体物理中一个重要的基础性研究课题,至今仍缺乏一个能统一解释宽线区等诸多核区观测现象的理论。

      王建民团队提出,活动星系核尘埃环中的云块会被中心黑洞的潮汐力瓦解,被瓦解的云块大部分由于黑洞引力束缚,旋转下落,形成内流和维里化的成份;而少量物质被潮汐抛射,形成具有观测效应的外流,这些被潮汐瓦解的部分在中心吸积盘辐射的光致电离作用下,最终形成了人们观测到的宽发射线。该团队通过定量建模,发现谱线轮廓的“不对称性”、“轮廓畸变”和“线心移动”三大特征均与尘埃环张角有强相关,证实了宽线区应主要起源于尘埃环。比起现有各种起源理论,该物理模型自然地为黑洞吸积原料、电离气体来源和尘埃环等一系列关键过程建立了整体和系统的物理联系,未来结合偏振观测使得黑洞质量测量精度有望达到20%左右。




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