活动星系核统一模型总结.doc

活动星系核统一模型总结
学号：12011011220 姓名：张林 专业：粒子物理与原子核

一．统一思想和原则
类星体和活动星系核的射电和高频辐射显示出明显的各向异性。因此可以想象，对于同一个活动星系核，如果从不同的方向进行观测，一定会观测到不同的景象。也就是说，活动星系核的分类可能强烈的依赖于观测的取向。Osterbrock（1978）在研究Seyfert星系时就指出，Seyfert2星系光谱中未观测到宽发射线可能是由于取向效应，光学厚的尘埃环挡住了来自宽线区的辐射。Blandford和 Rees认为，当我们沿着射电轴（喷流）的方向观测射电噪活动星系核时，就会观测到blazar 现象，因此blazar 实际上也是正常的射电噪活动星系核。
基于这些想法，发展起了“统一模型”。企图用最少的参数统一描述包括类星体在内的各种活动星系核。通常又分为强统一模型和弱统一模型。强统一模型只有一个内禀参数，即观测者的视线相对于活动星系核对称轴的取向，各种活动星系核的差异全由取向决定。从不同的方向看过去，将看到不同类型的活动星系核。而弱统一模型则有更多的参数，总光度（光学光度和射电光度）和取向。在这类模型中活动星系核包括射电噪和射电宁静这两个类型。

AGN标准模型（洋葱模型）要素
1. 超大质量黑洞 2.吸积盘 3.喷流
辐射能源来自于超大黑洞对物质的引力吸积，吸积盘粘滞致使引力势能转换为辐射能，Seyfert~107Mo,Rs≤1013cm。
辐射区各部分的尺度如下：
紫外/光学连续辐射~1015cm；
X-射线辐射~Rs；
宽线区~1016cm；
红外 ≥1017cm；
窄线区 ≥1018cm

一个简单的统一模型如下：
射电性质 取向
正向 侧向
射电宁静 Seyfert 1 Seyfert 2
射电宁静类星体 远红外星系？
射电噪 宽线射电星系 窄线射电星系
BL Lac天体 FRⅠ
类星体/OVV FRⅡ
在这个模型中，各种活动星系核的对应关系是：Seyfert 1—BLRG；Seyfert 2—NLRG；BL Lac—FRⅠ；类星体/OVV—FRⅡ；射电宁静类星体很可能就是高光度的Seyfert 1。

二．统一模型的验证
1.两类Seyfert星系
‘Seyfert 1’
NLR clouds
(50-100pc)
Ionization zone
boundary
Gas & dust ‘torus’
‘Seyfert 2’
ENLR
clouds
(kpc)
支持Seyfert 2为低态Seyfert 1的论证有（1）尘埃环的存在，导致Seyfert 2光谱中没有宽发射线，又由于假设尘埃环上“散射介质”的存在，所以Seyfert 2的AGN连续谱相对于恒星连续谱的强度比Seyfert 1弱，同时在一些Seyfert 2 星系的光谱中确实观测到宽发射线。（2）Seyfert 2 星系NGC 1068 的AGN连续谱偏振度高达16%，在它的线偏振光谱中探测到宽发射线，。（3）在seyfert 2 星系中观测到“电离锥”，电离锥的出现意味着各向异性，计算产生于电离锥的氢线的光子数Q（H）和从观测的连续光谱推得的光子数Q(H)，Q（H）/ Q(H)1，也就是说对于观测者，核心的许多电离辐射源隐藏起来了。
2.统一模型的统计检测
统计方法是选取观测性质差异取决于朝向差异的“总群”，比较天体来自同一“总群”。但集合内禀光度范围类似的，可能存在关联的各类AGN样本是极其困难的。几种可能性：
1. 扩展的射电辐射：射电源的组成=扩展的陡谱部分+致密的平谱核，等号右边第一项有高度方向性、聚束的特点，第二项则有假定各项同性，那么核主导的射电源可能是核流量/瓣流量（R）大，靠近视线；而瓣主导的可能是R小，聚束成分不靠近视线。统计上相当于区分“平谱源”和“陡谱源”——与方向有关。
2. 硬X射线辐射：硬X射线的主要不透明源是来自电子散射，观测发现Seyfert 2硬X射线光度低于Seyfert 1，这是由于电子柱密度不同，统计上相当于支持Seyfert 2是被减弱的Seyfert 1。
3. 远红外辐射：推测遮蔽环对远红外不透明，尘埃环光谱与方位有关。
4. 扩展的窄线辐射：原则上说，扩展窄线区发射线总光度不受遮蔽环的影响。
3. 射电宁静类星体
射电宁静类星体可能是高光度的Seyfert 1 星系。如果统一模型也适用于类星体，那么应该有很多二型类星体，但迄今为止的巡天，只发现了极少的窄线类星体，可能的原因有（a）现有的巡天方法不利于发现二型类星体，（b）由于强辐射场的作用，尘埃环可能被破坏了，或者不存在，或者变薄了，屏蔽不了中心源和宽线区，(C)这类天体可能存在，但并没有把它们分类为二型类星体。例如极亮远红外星系，和类星体相当，光度大，红外强，谱线窄。

宽线射电星系（BLRG）
射电噪类星体
OVV
三．统一模型的研究结果

窄线射电星系（NLRG）
射电噪AGN

Seyfert 2

射电宁静AGN

BL Lac天体？
射电宁静类星体
Seyfert 2

1.射电宁静天体
有利于Seyfert星系统一的论据：（1）偏振光谱；Seyfert 2散射光谱中出现Seyfert 1光谱（2）窄线光谱在统计上不可区分。
并非所有Seyfert 2都是Seyfert 1的论据：（1）Seyfert 2 连续谱非偏振，或非单次散射？（2）未知的高偏振；（3）类星体都是I型的，那么II型类星体在哪里？
2.射电噪天体
射电噪类星体中的难题：（1）单边喷流与双向喷流的问题；（2）陡谱源的问题；（3）扩展射电源尺度问题；
统一模型对难题的解答：射电噪类星体与 FR II 统一，即某些类星体被认证为FR II。
3. 射电噪天体与射电宁静AGN的统一和关系
观测对AGN 统一体系的支持：（1）Seyfert 星系与类星体的主要差别是中心源光度；（2）Seyfert 1与 Seyfert 2 的主要差别是视线被遮挡的问题；窄线射电星系（NLRG）与宽线射电星系（BLRG）存在类似关系；（3）Blazar是视线靠近射电轴向的AGN。
射电噪与射电宁静 AGN 统一的可能性：
黑洞自转速率由星系并合决定：1. 小-小并合 —— 低质量高自转黑洞，早型星系中的低光度射电源？2. 大-小并合 —— 大质量低自转黑洞，射电宁静 AGN？3. 大-大并合 —— 大质量高自转黑洞，射电噪 AGN？

总结宽线区和窄线区的基本参数
宽线区：
宽线光谱谱线相对强度和轮廓存在多样性；存在允许线及半禁线，谱线混杂；同一光谱中，不同发射线的宽度也可能不同；宽发射线观测多在可见光波段；其他（如红外，紫外）也有；宽发射线也有光变，且与连续谱光变强烈相关 —— 光学厚模型。
电子数密度n： —10cm , 依据：缺[OⅢ]4363，4959，5007，有CⅢ] 1909。
温度T： 10K ， 依据：光致电离模型，否定热加宽。
电离参数： 0.1 ， 依据：谱线强度和光致电离模型。
宽线区尺度： 0.01—0.1pc , 依据：（对seyfert1）反响映射。
1pc , （对QSO）。
云的运动速率： —10km·s,依据：谱线宽度。
覆盖因子： 0.1, 依据：Lyman系限处的吸收，光致电离模型。
窄线区：
窄线光谱有禁线出现（宽发射线光谱中无禁线，只有允许线！）Seyfert I 型星系与Seyfert II 型星系的区别，前者同时存在宽发射线和窄线，且都为允许线，后者只有窄线，但存在禁线或半禁线。辐射来自空间延展区域（非致密，非紧凑）；禁线辐射各向同性，窄线自吸收效应可忽略，窄线流量观测中的方向依赖性源自尘埃？
电子密度： —10cm ， 依据：禁线强度比。
温度T： 10K ， 依据：禁线强度比。
电离参数： 0.01 ， 依据：谱线强度和光致电离模型。
窄线区尺度： 0.1kpc—>1kpc, 依据：光致电离模型。
云的运动速率： 100—1000 km·s，依据：谱线宽度。
云的总质量： 10M， 依据：发射线强度。