活动星系核的伽玛射线辐射机制研究

论文摘要

本文主要对活动星系核（AGN）高能伽玛射线的辐射机制、中央黑洞质量、多普勒因子，及喷流的组成成分等问题进行了一系列研究。 高能伽玛射线是探测宇宙中非热、高能加速过程的重要探针。与其它波段的辐射相比，伽玛射线在银河系内很少被吸收。因此，除了那些包含高密度的低能光子的区域（或在极高磁场区域），伽玛射线光子将通过光子—光子作用产生正负电子对而被削弱外，在银道面的方向上，它们提供了无遮掩的视野。随着新一代伽玛射线望远镜[如伽玛射线大面积空间望远镜（GLAST）、甚高能辐射图像望远镜阵系统（VERITAS）]将投入使用，伽玛射线天文学将进入一个激动人心的时期。伽玛射线波段提供了一个重要的观测宇宙的窗口，使我们理解高能天体物理现象有了巨大的进步。 活动星系核的中央是一个106—1010M☉)的超大质量黑洞，从寄主星系吸积物质，物质吸积到黑洞的产能效率可以达到～0.1-0.3。从AGN的统一模型来看，黑洞附近有一个吸积盘，部分活动星系核中垂直吸积盘有一对喷流，吸积盘外是宽线区，再外面是一个环形的尘埃环及窄线区。不同类型的AGN被认为是因为我们沿不同的视角观测。目前观测到的高能伽玛射线辐射的AGNs基本都是耀变体（blazar）。blazar是喷流沿视线夹角很小的角度观测到的活动星系核。观测到的高光度、短光变时标和视超光速运动都支持AGN的伽玛射线辐射起源于强相对论喷流。 目前，活动星系核的伽玛射线的辐射机制主要可以分为两类模型：轻子模型和强子模型。这两类模型都应该解释blazars宽带能谱的双峰成份。对平谱射电quasars（FSRQs）和低频峰值BL Lacs（LBLs），第一个峰值从射电延伸到光学／UV频率；对高频峰值BL Lacs（HBLs），第一个峰值达到软X射线甚至硬X射线。第二个光谱峰值在伽玛射线能段，许多quasars的第二峰值在几MeV到几GeV。某些blazars的第二峰值甚至达到TeV。 一种可靠的确定多普勒因子的方法在研究活动星系核中致密发射区里的物理过程的起源是关键的一步。确定喷流的物质成分是研究喷流的形成、传播和辐射的重要一步。我们基于外光子模型，用一种新的方法估算了多普勒因子的下限。并根据不同的物质物质成分估算了喷流的多普勒因子，同时估算了喷流

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 活动星系核及其分类
• 1.1 标准模型
• 1.2 活动星系核的分类
• 1.3 blazar天体
• 1.3.1 Blazar的类型及其能谱特征
• 1.3.2 blazar天体的样本
• 第二章 AGN的伽玛射线辐射特征
• 2.1 伽玛射线观测仪器的发展
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 空中望远镜
• 2.1.3 地面望远镜
• 2.1.4 将来的发展方向
• 2.2 AGN的伽玛射线辐射观测
• 2.2.1 MeV的观测
• 2.2.2 TeV的观测
• 第三章 AGN的伽玛射线辐射机制
• 3.1 聚束和电子对产生的光深
• 3.2 高能伽玛射线辐射的喷流模型
• 3.2.1 轻子模型
• 3.2.2 强子模型
• 3.3 喷流形成
• 3.4 模型与观测比较
• 3.5 高能伽玛射线辐射的光变
• 3.6 Blazar的连续序列及与射电星系的统一
• 3.6.1 Blazar的连续序列
• 3.6.2 Blazar演化及与射电星系的统一
• 第四章 γ-ray AGNs的黑洞质量、多普勒因子及喷流的物质成分
• 4.1 引言
• 4.1.1 中央黑洞质量的估计
• 4.1.2 多普勒因子
• 4.1.3 喷流的物质成分
• 4.2 模型
• 4.2.1 逆康普顿辐射过程
• 4.2.2 blob的半径
• 4.2.3 blob中的软光子能量密度
• 4.2.4 宽线区的半径
• 4.2.5 黑洞质量
• 4.2.6 多普勒因子
• 4.2.7 喷流的运动光度
• 4.2.8 热光度
• 4.3 样本
• 4.4 结果
• 4.5 讨论
• 第五章 γ-ray AGNs外光子模型的检验
• 5.1 引言
• 5.2 模型
• 5.2.1 外康普顿模型
• 5.2.2 流量比
• 5.2.3 blob中的软光子能量密度
• 5.2.4 多普勒因子
• 5.3 样本
• 5.4 结果
• 5.5 讨论
• 第六章 结语
• 参考文献
• 发表文章目录
• 简历