【摘要】：活動(dòng)星系核(AGN)是一類中央核區(qū)活動(dòng)性很強(qiáng)的河外星系的核心,具有劇烈的光變和明顯的譜演化特性。射電噪AGN是活動(dòng)星系核的一個(gè)子類,數(shù)目大概占所有活動(dòng)星系核的10%,具有顯著的噴流活動(dòng),其研究一直是活動(dòng)星系核研究中最活躍的領(lǐng)域之一。射電噪AGN包括射電星系,耀變體(Blazar)和射電噪類星體,其輻射的光變主要源于噴流中相對(duì)論性等離子體流的物理變化。通過(guò)對(duì)射電噪AGN的相對(duì)論噴流的數(shù)值模擬研究以及對(duì)耀變體光變特性的觀測(cè)分析,有利于更深入的認(rèn)識(shí)影響噴流形態(tài)分布的物理因素及噴流內(nèi)部的物理機(jī)制,對(duì)了解活動(dòng)星系核及其噴流的物理機(jī)制和結(jié)構(gòu)具有重要的科學(xué)意義。目前對(duì)于河外射電源噴流的模擬研究工作很多,但主要是對(duì)二維相對(duì)論噴流的數(shù)值模擬研究,對(duì)三維相對(duì)論噴流形態(tài)的模擬研究、噴流光變曲線的估算以及相關(guān)功率譜特性的研究則比較少。本論文的前半部分工作主要對(duì)射電噪AGN的三維相對(duì)論性噴流的形態(tài)結(jié)構(gòu)及譜指數(shù)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。我們采用Athena流體動(dòng)力學(xué)程序共模擬了54個(gè)三維的傳播的相對(duì)論性噴流,其中決定噴流模擬形態(tài)的兩個(gè)主要參數(shù)為:注入噴流速度(vj)和噴流與周圍物質(zhì)的密度比(η)。通過(guò)模擬分析,我們得到不同參數(shù)值與射電星系形態(tài)結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)關(guān)系。vj越小且(或)η越小時(shí),模擬越易產(chǎn)生不穩(wěn)定的噴流,即具有類似于噴流占主導(dǎo)的Fanaroff-RileyⅠ(FR Ⅰ)型射電星系的形態(tài);vj越大且(或)η越大時(shí),模擬越易產(chǎn)生具有熱斑的穩(wěn)定噴流,即FR Ⅱ型射電星系的形態(tài)。該工作主要集中于對(duì)長(zhǎng)距離的穩(wěn)定傳播噴流的模擬研究,其傳播距離可達(dá)60～240倍的初始噴流半徑。如果將該尺度縮小至甚長(zhǎng)基線干涉技術(shù)(very long baseline interferometry,VLBI)觀測(cè)的范圍,該模擬噴流中的擾動(dòng)將產(chǎn)生觀測(cè)時(shí)間跨度長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月的輻射變化。利用模擬得到的噴流密度,壓強(qiáng)和速度參數(shù),我們估算了噴流中輻射的光變曲線,并發(fā)現(xiàn)該光變曲線所具有的活躍期和寧?kù)o期的光變現(xiàn)象與Blazar的光變曲線類似。依據(jù)該光變曲線,我們還分析了相應(yīng)的功率譜特性,其譜指數(shù)范圍為-2.1～-2.5,與前人對(duì)活動(dòng)星系核的功率譜譜指數(shù)的研究結(jié)果相吻合。Blazar天體是噴流方向幾乎指向觀測(cè)者的射電噪AGN,它在全電磁波段都具有快速且大幅度的光變。光變特性主要包括光變時(shí)標(biāo)、光變偏振度、光變對(duì)稱性、光變過(guò)程中譜形的變化、不同波段間光變的相關(guān)性等。目前對(duì)于光變對(duì)稱特性的統(tǒng)計(jì)研究主要是關(guān)于類星體和Seyfert星系的研究分析,而B(niǎo)lazar天體的光譜和輻射特性不同于類星體,具有更快更強(qiáng)的光變現(xiàn)象,可能存在不同的光變對(duì)稱特性。對(duì)單一源長(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析研究可以更好地了解Blazar天體噴流中光變的起源以及物理模型的建立。本論文的后半部分工作主要對(duì)Blazar S5 0716+714和W2R 1926+42兩個(gè)天體的光變對(duì)稱特性進(jìn)行分析研究。我們采用雙指數(shù)函數(shù)的形式將Blazar天體的光變曲線分解成多個(gè)獨(dú)立的耀發(fā)并分析該耀發(fā)的形態(tài)分布。結(jié)果表明,S5 0716+714和W2R 1926+42天體的光變耀發(fā)大部分以非對(duì)稱的形態(tài)分布,且都存在弱的正不對(duì)稱特性(即上升快、下降慢)。對(duì)于產(chǎn)生該非對(duì)稱光變特性的物理機(jī)制很難用光行時(shí)效應(yīng)解釋,我們認(rèn)為可能是由相對(duì)論性噴流中高能粒子的加速和耗散時(shí)標(biāo)的差異導(dǎo)致的。耀發(fā)的持續(xù)時(shí)間和峰值流量的分布均滿足lognormal函數(shù)的形態(tài),該分布現(xiàn)象可以用“minijet in jet”模型解釋。依據(jù)擬合得到的相關(guān)參數(shù)我們還估計(jì)了Blazar天體的噴流中輻射區(qū)域的范圍,得到:S5 0716+714天體短時(shí)標(biāo)(short term variability,STV)的光變輻射區(qū)域尺度為2.4 × 1016～3.3 × 1018cm,天量級(jí)時(shí)標(biāo)(intraday variability,IDV)的光變輻射區(qū)域尺度為6.6 × 1014～4.8 × 1016cm;W2R 1926+42天體噴流內(nèi)輻射區(qū)域的尺度為1.1 × 1015cm～6.6 × 1016cm。采用Lomb-Scargle周期圖的方法,我們對(duì)W2R 1926+42天體光變的功率譜進(jìn)行了分析,結(jié)果表明該功率譜可以很好的用冪律分布形態(tài)表示,同時(shí)我們得到其譜指數(shù)平均值為-1.44。
【圖文】：

１．１．３邋ＡＧＮ的統(tǒng)一模型逡逑不同類型的ＡＧＸ具有不同的觀測(cè)特征，為了系統(tǒng)地解釋這些現(xiàn)象，Ｕｎｙ＆逡逑Ｐａｄｏｖａｕｉ邋（１９９５）提出了ＡＧＮ的統(tǒng)一模型（如圖１．２），即“黑洞－吸積盤－噴流模逡逑型”。該模型包括：逡逑超大質(zhì)量黑洞（ＳＭＢＨ）：活動(dòng)星系核的‘‘中央引擎”是一個(gè)超大質(zhì)量黑逡逑洞，其質(zhì)量范圍為１0６？１０１（）Ｍ0。逡逑吸積盤（Ｄｉｓｋ）：由于黑洞存在角動(dòng)量，環(huán)繞在黑洞周圍的物質(zhì)可以旋轉(zhuǎn)逡逑形成吸積盤。吸積盤通過(guò)耗散作用不斷地?fù)p失角動(dòng)量并釋放出巨大的能量，從逡逑而產(chǎn)生類似于黑體輻射的能譜。依據(jù)不同的吸積率，，ＡＧＮ會(huì)產(chǎn)生不同的吸積逡逑盤，如徑移主導(dǎo)吸積流（ＡＤＡＦ）、標(biāo)準(zhǔn)薄盤、細(xì)盤等。逡逑寬線區(qū)（ＢＬＲ）：距離中心黑洞尺度約為Ｏ．Ｏｌｐｃ？ｌｐｃ，主要由光學(xué)厚的孤逡逑立云團(tuán)組成。由中心區(qū)域發(fā)射的光子被寬線區(qū)的云團(tuán)吸收后會(huì)產(chǎn)生寬的發(fā)射逡逑線。逡逑窄線區(qū)（ＮＬＲ）：距離中心黑洞尺度大概有幾百到幾千個(gè)ｐｃ，由低密度氣逡逑

邐山東大學(xué)博士學(xué)位論文邐逡逑塵埃環(huán)（Ｔｏｒｕｓ）：距離中心黑洞尺度約為Ｏ．ｌｐｃ？１０ｐｃ，由與寬線區(qū)類似逡逑的云團(tuán)構(gòu)成，且結(jié)構(gòu)呈軸對(duì)稱分布。逡逑噴流（Ｊｅｔ）：沿吸積盤法線方向傳播，主要由高能光子和離子構(gòu)成�？蓪㈠义衔e的物質(zhì)以相對(duì)論性速度傳送到ｋｐｃ甚至Ｍｐｃ的距離。在射電噪ＡＧＮ中噴流逡逑現(xiàn)象更為顯著。逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P157.6

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本文編號(hào)：2692930