活动星系核中的温吸收

论文摘要

在对活动星系核的X射线研究之中,温吸收占着很重要的一部分。它所描述的被电离的外流气体,在各个层面上限制着活动星系核的标准模型及其对周围环境的影响。随着观测手段的进步,温吸收展现了前所未有的丰富细节。本论文旨在研究温吸收在不同类型活动星系核中的异同,以及在X射线和紫外波段的相互关联,由此来揭示温吸收的本质。论文的具体结构如下：第一章是对活动星系核的概述,介绍了标准模型的各个部分作为温吸收起源的可能性。主要包括了尘埃环热驱动所产生的热风,吸积盘的盘风,宽线区和窄线区的云块。同时为了证明活动星系核对周围环境的巨大影响,我们还简单提及了星系团的冷却流,MBH-σ关系和X射线背景。第二章则重点论述温吸收的物理过程。介绍如何通过原子过程去使气体达到电离平衡与热平衡,以及随时间演化的非平衡电离的重要性。XSTAR软件是这章的另一主要内容,描述如何通过一些具体的物理参数来求得温吸收模型。第三章总结了从第一次发现温吸收到高分辨率望远镜上天之前这段时间的研究成果。同时描述了高分辨率望远镜：Chandra与XMM-Newton的构造和观测能力。第四章主要介绍Ⅰ型活动星系核中的温吸收。我们研究了Mrk 290这个典型Ⅰ型活动星系核的Chandra和XMM-Newton光谱数据,并从中发现了3个温吸收组分。这三个温吸收组分共同存在于尘埃环的热风区域,以每年约450kms-1的速度外流,并且在3年的时间里吸收柱密度有了缓慢的增加。这一章还描述了近十年中,一些经典源带来的有趣的结果,以及两个样本分析。第五章主要介绍Ⅱ型与窄线Ⅰ型活动星系核中的温吸收。我们第一次描述了一个Ⅱ型活动星系核IRAS18325-5926中的温吸收特征。宽窄两个温吸收组分的柱密度在快速变化着,说明它们有很快的横向移动速度。我们建议这两个组分产生于之前高度电离盘的盘风,并且相互连接。这与Ⅰ型活动星系核中的吸积盘风模型相互吻合。窄线Ⅰ型活动星系核的特别的吸积过程,使得其中的温吸收气体也相对复杂。这里主要记录了十年来人们对NGC 4151和NGC 4051这两个源不休的争论与探讨,温吸收的激波模型也在这里被提出来。第六章研究紫外吸收与温吸收的联系。首先概述了紫外吸收的观测历史与发展。然后介绍了一些紫外吸收与温吸收结合之后带来的新的视角。最后我们研究了Mrk 290的FUSE与HST/COS的光谱,确定了它的紫外吸收与X射线温吸收为同一气体产生。同时我们也探讨了宽线区和窄线区云块的电离水平和产生温吸收的能力。第七章是对温吸收的简单总结和对将来工作的规划,以及对未来的X射线卫星的展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 活动星系核
• §1.1 释名
• §1.2 标准模型
• 1.2.1 尘埃环的蒸发
• 1.2.2 吸积盘风
• 1.2.3 宽线区云团
• 1.2.4 窄线区云团
• §1.3 大尺度影响
• 1.3.1 冷却流与星系团加热
• BH-σ关系'>1.3.2 M_BH-σ关系
• 1.3.3 X射线背景
• 第二章 温吸收物理及XSTAR
• §2.1 温吸收定义
• §2.2 原子过程
• 2.2.1 电离效率
• 2.2.2 加热效率
• §2.3 电离平衡过程
• §2.4 随时间演化的非平衡电离
• §2.5 XSTAR
• 2.5.1 物理参数
• 2.5.2 原子数据
• 2.5.3 执行步骤
• 2.5.4 加入时变
• 第三章 低分辨率年代及高分辨率光谱仪
• §3.1 低分辨率年代
• 3.1.1 第一次观测到温吸收:MR 2251-178
• 3.1.2 发现更多的WA
• 3.1.3 时变
• 3.1.4 尘埃
• 3.1.5 样本
• §3.2 高分辨率望远镜
• 3.2.1 Chandra透射光栅光谱仪
• 3.2.2 XMM-Newton反射光栅光谱仪
• 第四章 Ⅰ型AGN中的温吸收
• §4.1 Chandra与XMM-Newton观测Mrk 290中的温吸收
• 4.1.1 观测与数据处理
• 4.1.2 光谱分析
• 4.1.3 光致电离模型
• 4.1.4 温吸收体
• 4.1.5 位置与起源
• 4.1.6 总结
• §4.2 十年的高分辨率温吸收研究
• 4.2.1 经典源
• 4.2.2 样本研究
• 第五章 Ⅱ型及窄线Ⅰ型AGN的温吸收
• §5.1 第一个高分辨率光谱观测的Ⅱ型AGN:IRAS18325-5926
• 5.1.1 数据处理
• 5.1.2 时变
• 5.1.3 连续谱拟合
• 5.1.4 吸收线
• 5.1.5 光致电离模型
• 5.1.6 温吸收体
• 5.1.7 位置与起源
• 5.1.8 总结
• §5.2 窄线Ⅰ型AGN的温吸收
• 5.2.1 NGC 4151的螺旋外流
• 5.2.2 NGC 4051的十年观测
• 5.2.3 NGC 4051的WA距离
• 5.2.4 NGC 4051的激波模型
• 5.2.5 NGC 4051的超高速外流风
• 第六章 紫外吸收与温吸收
• §6.1 紫外吸收与温吸收的关联
• §6.2 紫外带来新视角
• 6.2.1 NGC 3783外流的变向
• 6.2.2 Mrk 279的连续分布外流与金属丰度
• 6.2.3 NGC 5548的非压力平衡外流
• §6.3 Mrk 290中的紫外吸收与温吸收
• 6.3.1 FUSE谱
• 6.3.2 HST/COS谱
• 6.3.3 从紫外到X射线
• 第七章 总结及将来
• §7.1 总结和展望
• §7.2 即将发射的X射线望远镜
• 参考文献
• 文章列表
• 致谢