活动星系中的热体反馈.PDFVIP

中国科学院紫⾦⼭天⽂台 博⼠后流动站 博⼠后出站研究报告 活动星系中的热⽓体反馈 张⽔乃 合作导师：纪丽 研究员 2014 年 12 ⽉ 26 ⽇ Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences Post-doctoral station, Research Report Hot Gas Feedback in Energetic Galaxies Shui-Nai Zhang Co-Surpervisor: Dr. Li Ji December 26, 2014 引⾔ 在宇宙演化过程中，星系的变动往往伴随着剧烈的⾼能现象，例如进⼊活动 星系核(AGN)或者星暴阶段，又如星系绕转乃⾄并合。 X射线及紫外波段的观测打 开了这扇窗⼜，因为⾼能现象通常会产⽣⼤量的热⽓体（ K）从⽽在⾼能 波段可见。 从中⼼亚pc尺度量级的外流，到⼏kpc量级的星系风，甚⾄⼏⼗kpc量 级的星系周边热⽓体环绕带， 这些弥散在四处的热⽓体为我们带来了对星系演化 的全新认识。 以眼所见，我们尝试去理解这些热⽓体的起源机制以及对周围环境的交互作 ⽤。 光谱学研究表明这些热⽓体可能处于截然不同的物理状态，从⽽揭⽰出星系 中各异的物理过程。 然⽽，不同过程所展⽰的区别，即使在光谱中，往往也仅有 很细微的区别。 很多时候并不能在CCD的X射线光谱中得到展现， 但所幸⾼分辨 率光谱已经⾜够揭⽰某些细微之处。 通过⽐较⾦属元素众多原⼦跃迁产⽣辐射的 强弱，恰巧这些跃迁多数在⾼能波段， 即可推测热⽓体的物理和化学性质。 若加 上更⾼速度分辨率的UV光谱，更可以了解其动⼒学乃⾄⼏何形态。 只是，了解不同物理过程应有的光谱辐射特征，才是⼀把钥匙， 通过⽐较观 测⽽发现细微的不⾃恰之处，从⽽甄别热⽓体的起源机制等。 这些年，或实验或 理论计算的原⼦数据被逐步的收集⽐较，变成适合⽤于天⽂的格式。 ⽽不同的物 理机制模型，也变得完善，配合新的原⼦数据库，能⽣成可与⾼分辨率观测 直接 ⽐较的光谱。 在博后期间，基于科学驱动，协助合作者开发和更新两种软件， 并将其⾸次 运⽤到河外星系的辐射机制研究中，得到全新的结果。 ⼀个是对星系风的原型， 星暴星系M82的电离外流的研究； ⼀个是对Seyfert I型星系Mrk290的核区电离外流 的研究。 软件之⼀是电荷交换(CX)的辐射光谱⽣成软件。 我们的研究需求促使合作者 开发出多次CX的模式，现已作为模型的基本模式。 这也是我们⾸次将CX光谱模 型应⽤到河外星系中去。 在星暴星系的观测到的软X射线辐射中，CX被认为会在 冷热⽓体的交界处产⽣显著的贡献。 了解CX在其中的贡献，才可以⽆误的测量热 ⽓体的热⼒学和化学性质， 以及对冷热⽓体的相互作⽤提供诊断。 使⽤这必威体育精装版的 CX模型加上充满空间的单温等离⼦体热谱模型， 我们分析了M82的XMM-Newton/ RGS光谱。 模型精确的拟合了观测光谱，对单根辐射线的流量误差基本在25%以 内。 CX过程不仅极⼤的增强了类氦离⼦的禁线辐射，对类氢离⼦Ly跃迁的流量 贡献 也很⼤，⽐如对C VI 、O VIII和N VII辐射的贡献都超过⼀半。 在RGS的6-30Å的 波段，CX的辐射贡献⾜占了四分之⼀。 我们推断CX过程中在冷热⽓体交界⾯处 1 2 离⼦的碰撞率为 s ， 或者有效碰撞截⾯为 cm ，其中是 以500 km s1为单位的两相⽓体之间的相对速度。 这个⾯积，⽐双锥结构的星系热 i ii