耀变体的光变研究
耀变体是AGN中具有极端观测特性的子类。耀变体包含两个子类，即平谱射电类星体(FSRQs)和蝎虎天体(BLLac)。耀变体表现出来的一些极端的观测特性，如大幅度和快速光变行为、高偏振、非热连续辐射以及视超光速现象等。光变是耀变体的最显著的观测特征。光变通常表现为长期光变基础上的无规则快速光变，快速光变行为可能与相对论喷流导向有关，而年量级的长期光变可能与中心双黑洞有关。因此，对耀变体的光变研究是了解活动星系核(AGN)观测特性的有效手段之一。光变幅度、光变时标以及多波段的能谱分布与辐射区域大小、位置，喷流结构与形态以及中心区域的致密天体密切相关。同时，作为河外高能辐射源，结合多波段观测对耀变体展开光学波段的观测研究，对河外高能辐射源、高能宇宙射线以及星系演化的最终归宿有重要的参考意义。 本论文分六章，第一章是绪论，主要介绍了活动星系核的观测特征和分类以及辐射机制与理论模型。第二章讲述的是多波段观测和数据，主要介绍的是观测设备、光学望远镜的长期观测以及数据处理过程和数据分析方法。第三章开始介绍博士期间主要工作内容，第三、第四章分别是一个TeV耀变体1ES2344+514和一个GeV类星体3C454.3的光学光变研究。第五章介绍的是Fermi耀变体的伽马射线波段的准周期光变研究，第六章是全文的总结与讨论。我们得到的主要结果如下： 1、分析了TeV蝎虎天体1ES2344+514在格鲁吉亚Abastumani天文台70厘米光学望远镜光学R波段1997年-2017年共628个晚上的光学观测资料，讨论了它的各种时标的光变行为：628个晚上的光变曲线，得到最大变幅为?R=1.154mag；去除寄主星系的影响后，在628个晚中有一个晚上观测到变幅为?R=0.155mag，时标为?T=12.99分钟的天内光变。根据开尔文-赫姆霍兹不稳定性原理，如果喷流的磁场(B)大于一个给定的临界磁场值Bc，这样会降低天内光变行为在光变曲线的发生率；将Jurkovich方法、离散相关函数、时间补偿的离散傅里叶变换等三种方法用于光变曲线，获得的4个年量级的周期，分别为p=2.72±0.47年,p=1.61±0.18年和p=1.31±0.13年。当我们考虑这个活动星系核的中心区域是一个双黑洞系统时，p=2.72±0.47年的周期对应的双黑洞系统的轨道半径为r=7.18×1016厘米。进一步地，我们估算了双黑洞寿命为τ=6.24×102年；并用单区同步自康普顿模型（SSC）拟合了其能谱分布（SED），得到辐射区域的物理参数。 2、研究了平谱射电源3C454.3在在格鲁吉亚Abastumani天文台70厘米光学望远镜光学R波段在2006-2018年的光变曲线,我们发现有10个耀发峰,一些天内光变(IDV)以及最大星等变化量为?R=3.825mag。周期分析的结果显示光变曲线可能存在着三个年量级准周期成份，即p=3.04±0.02年,p=1.66±0.06年和p=1.20±0.03年。关于3C454.3发现的这一周期p=3.04±0.02年，我们采用吸积盘模型和双喷流模型解释这一可能存在的周期：在吸积盘模型我们得到了黑洞质量M=1.17×109M⊙以及轨道半径r=2.77×1016厘米。利用双喷流模型（由两个多普勒增亮效应的喷流成份）模拟的光变曲线很好地拟合了观测的光变曲线。 3、S51044+17是Fermi观测到的一个具有明显伽玛爆发的天体，我们从Fermi数据库中得到数据，并进行了数据分析，得到了所取时间段内的积分光子数和光子谱指数，分析了亮度和谱指数的关系，讨论了伽玛波段的周期性。我们发现该源的伽玛波段的谱指数随积分光子数变化，表现伽玛波段的谱随亮度变平，与低能波段得到的现象一样；用周期分析检测到一个置信度较高的p=3.04±0.02年的准周期光变。并用双黑洞（双喷流）模型解释了光变周期性。该源中心有黑洞质量M=1.45×109M⊙的双黑洞和系统的轨道半径r=2.14×1016厘米。同时，我们利用双喷流模型拟合了这个源的光变曲线得到了多普勒因子δ和视超光速因子βapp的分布，分别为5＜δ＜18和7.55＜βapp＜20.53。
活动星系核;耀变体;光变;双黑洞模型
广州大学
博士
天文学
樊军辉
2022
中文
P157.6
2022-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）