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活动星系核(AGNs)包括Seyfert星系、类星体、BL Lacs、射电星系、OVVs和LINERs星系等,但不同分类的星系并不是完全独立的。活动星系核的标准模型是黑洞-吸积盘-喷流模型。
Blazars开始定义包含OVVs和BL Lacs两类星系,后来,因为CDQs(核主导类星体)和APQs(高偏振类星体)与OVVs具有很多相似的性质,被统称为FSRQs,所以,Blazars拓展到包含FSRQs和BL Lacs。Blazars主要包括下列性质:从射电到γ射线波段都具有非常剧烈的光变;其光变时标可以从分钟到年的量级;都是核主导的AGNs;在整个波段,都具有非热连续谱的性质;具有超光速运动;较强的γ辐射;射电和光学波段具有很高且变化的偏振度等。其剧烈的光变意味着它有着非常强烈的产能过程。
光变研究是了解活动星系核内部物理结构及其能源机制的一个非常有效的手段。光变时标一般包括短时标光变(包括所谓的微光变),中长周期光变。利用不同波段的光变时标,可以分析blazar的重要性质,包括blazar辐射尺度,中心黑洞质量等参量。本文主要完成了下列工作:
一、Blazar的光变该部分提出了一种新的处理时间延迟的方法,并对blazar的短时标光变和长周期光变进行了分析。
1.由于分析多波段观测数据的时间延迟对确定辐射机制有着重要意义,我们提出一种新的分析时间延迟的方法-TDCF(Time Discrete Correlation Function)方法。并利用该方法与传统的方法-DCF方法(Discrete Correlation Function)进行了比较。虽然当数据量分布比较均匀时,利用两种方法得到的结果是一致的;但当处理0316+413多波段之间的时间延迟时,利用TDCF方法,得到了更加精确的计算结果。
文中利用两种方法,分别对0235+164、0420-014、0430+052、0607-157、1641+399、2200+420以及2251+158的多波段延迟特性进行了分析;接着利用两种不同的延迟时间(tdcf、ttdcf),通过线形插值的方法平移相应的频段得到了如果不存在延迟时不同波段之间的相关性,结果显示,利用ttdcf计算的相关性是最好的。
2.基于某较短时刻△t(△t为天量级或者天以内量级)内,若流量变化△F>3σ,则△t则是该源的短光变时标的假定,我们利用上海天文台的观测数据,对0316+413和2251+158的光变性质进行了研究。
对于0316+413,I波段,在2005年11月25日,在26.6分钟内,发生了0.18±0.04mag的变化(从12.28±0.02mag到12.46±0.04mag);从2010年8月到2011年2月,在32.5天内,发生了0.29±0.07mag的变化(从12.04±0.05mag到12.33±0.05mag)。R波段,在2009年1月11日,在59.3分钟内,发生了0.28±0.05mag的变化(从12.63±0.01mag到12.91±0.05mag);从2010年8月到2011年2月,在66.1天内,发生了0.31±0.05mag的变化(从12.58±0.04mag到12.89±0.03mag)。V波段,从2010年8月到2011年2月,在33.6天内,发生了0.66±0.05mag的变化(从13.22±0.03mag到13.89±0.04mag)。并且基于上述的观测数据,我们发现在色指数“R-I”与“V-R”之间,以及V波段光度与色指数“V-R”之间均存在着非常强的相关性。利用0316+413的短时标光变,得到其黑洞质量的上限是5.8×107M⊙。
对于2251+158,R波段,在2009年9月7日,在3个小时内,发生了1.42±0.05mag的光变;在2009年9月14日,在72分钟内,发生了0.70±0.07mag的光变。利用72分钟的短时标光变,得到其黑洞质量的上限是1.57×108M⊙。
如果光变时标可用来测量源的尺度,则我们可以利用射电波段的短时标光变计算源的亮温度。我们利用UMRAO(University of Radio Asuonomy Obser-vatory)的射电数据,发现OJ287和3C279两源存在着短时标光变。对于OJ287,在14.5GHz,△t=176天,△F=5.3Jy,因而亮温度是log(TB)=14.1K;对于3C279,在14.5GHz,△t=73天,△F=2.6Jy,因而亮温度是log(TB)=15.1K。
3.利用功率谱,Jurkevich方法,和DCF方法三种方法,对2251+158的射电数据进行了长周期分析。结果显示,在射电波段(8GHz),其长周期光变可能是6.64±0.51年。
二、Blazar的射电谱指数该部分中,首先利用光变曲线得到blazar的谱指数在一段时间内的分布;然后利用该谱指变化分析了谱指数的变化趋势;最后通过功率谱,Jurkevich方法和DCF方法三种方法,分析了三个blazars谱指数变化的长周期性质,结果显示:1226+023的谱指变化长周期是P=8.8±1.3年,2223-052的谱指变化的长周期是P=5.8±1.2年,2251+158的谱指变化的长周期是6.2±0.2年和12.3±1.8年。该结果与用光变曲线得到的结果是一致的。
三、Blazar的偏振变化利用功率谱,Jurkevich方法和DCF方法三种方法,分析了141个blazars在三个波段(4.8GHz,8GHz和14.5GHz)的长周期偏振变化,得到其中16个blazars存在长周期性质。计算结果显示:在4.8GHz,光变周期从2.1年到15.8年;在8GHz,光变周期从2.8年到16年;在14.5GHz,光变周期从1.6年到16.6年。利用偏振变化得到的周期分布与利用流量变化得到的结果在整体上的分布是一致的,并且发现在三个波段具有一致的长周期分布。
四、Blazar的中心黑洞质量基于γ-γ双光子辐射中γ射线的光深与黑洞质量的依赖关系,我们利用blazars的短时标光变,X波段以及γ波段数据,分析了包括中心黑洞质量,多谱勒因子,辐射区距离以及方向角在内的重要参量。中心黑洞质量的计算结果显示,当λ=1.0时,其范围是(1.32~151.49)×107M⊙;当λ=0.1时,其范围是(1.84~215.75)×107M⊙。多谱勒因子的计算结果显示,当λ=1.0时,其范围是0.21~4.11;当λ=0.1时,其范围是0.27~5.44。方向角(Φ)的计算结果显示,当λ=1.0时,其范围是1.31°~56.34°;当λ=1.0时,其范围是1.16°~52.34°。辐射区距离(Rg)的计算结果显示,当λ=1.0时,其范围是16.8~306.6;当λ=0.1时,其范围是13.6~280.7。