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摘要 活动星系核( a g n ) 统一模型预言可能有大量的i i 型类星体( q s o2 ) 的 。存在，它们本质上与一般( 1 型) 类星体相同，只是由于在我们的视线方向上 它们被尘埃环所遮蔽因而观察不到宽发射线与核连续谱。宇宙x 射线背景辐射 ( c x r b ) 的很硬的谱形也要求有大量的遮蔽a g n 的存在，包括相当数目的遮 蔽类星体。但目前发现的q s 02 数目很少，主要来自于硬x 射线波段的观测。 在光学波段，q s o2 因为核区被完全遮蔽光度不高因而难以探测，另外也缺乏 可靠的确定i i 型a g n 本征核光度的方法。我们从部分遮蔽这个角度来研究遮蔽 类星体问题。本文详细介绍近三年来我们在这方面的工作。 我们从s 1 0 a n 数字巡天早期释放数据( s d s se d r ) 中选取了一个低红移 ( o 毛o3 ) 、很大的b a l m e r 减幅( h 矿h 矿 7 ) 的高光度a g n 样本( 共2 1 个 源) 。这些源有很强的f 0i i l l a 5 g 0 7 发射线，具有h d 宽发射线，以及被寄主星 系星光成分所主导的连续谱。这些特征表明这些源存在严重的红化。这些源 的窄线线比与s e y f e r t2 类似，但是f oi i l l a 5 0 0 7 光度大约要高出1 0 倍。他们的 近红外光度也很高。根据h o 宽线光度与核光度之间的经验关系，我们发现 这2 1 个a g n 的本征核光度在类星体光度范围。我们认为这些源是部分遮蔽的、 中间类型的类星体，类似于s e y f e r t 星系中的1 8 1 9 类型。不同于i i 型a g n ，在 部分遮蔽的情况下，a g n 的宽发射线与核连续谱没有完全衰减，我们可以根 据b 龃m e r 宽发射线或者通过连续谱拟台来确定本征核光度。另外，不同于通常 类星体( i 型) ，在部分遮蔽类星体中由于来自核的辐射被部分遮蔽，我们可以 方便地从图像与光谱两方面研究寄主星系的性质。我们发现：这些光学选的部 分遮蔽类星体与i 型类星体的比例大致是11 ，与近邻宇宙s e y f e r t 星系中的相对 比例类似。对寄主星系形态的初步研究表明：部分遮蔽类星体的寄主星系主要 v i s l o a n 数字巡天中的部分遮菠类星体 为早型星系。 我们还研究了部分遮蔽类星体中的遮蔽物质。我们发现：导致严熏的 红化的遮蔽物质基本上分布在窄线区与宽线区之间，可能就是统一模型所 要求的尘埃环：寄主星系中的星际介质( i s m ) 可以导致中等程度的红化 ( 丘_ 一vzo5 5 m a g ) 。不过，我们从s d s s 第三次释放数据中发现了一个特 例：因星系碰撞并合而导致严重红化( e b yz1 m a g ) 的中等红移的窄线类 星体( s d s sj 2 3 3 9 0 9 1 2 ；z = 0 6 6 0 4 ) 。我们在这个源的光谱中检测到非常 强的饱邗了的c a i i m g i i 吸收线，处在类星体同一红移处。c a 儿吸收线的半高 全宽为3 6 2k ms _ 。，静止系等值宽度为42 a 。根据c a i i 吸收线的轮廓并 且鉴于光谱上没有任何其他任何星光特征，吸收线不可能来自恒星。我们认为 吸收物质是i s m ，而且只有被星系碰撞并合事件严重扰乱的i s m 才能导致如此 宽的吸收线。我们发现遮蔽物质的消光曲线与小麦哲伦云类似。通过吸收线我 们还能进行遮蔽物质气尘比的研究，初步结论是j 2 3 3 9 0 9 1 2 气尘比下限是银河 系值。一般认为尘埃包裹的a g n 主要存在于极亮红外星系( u l i r g ) 中，通 常很难探测到宽发射线。s d s sj 2 3 3 9 0 9 1 2 可能是刚从u l i r g 阶段演化出来的 “年轻类星体”。我们在部分遮蔽类星体的挑选过程中找到了几例这样的严熏 红化的、有弱的h o 宽线的“年轻”a g n 。 为了实现部分遮蔽类星体光谱中星光成分与核成分的有效分离，我们发展 了一套光谱分析方法( “星核分离”程序) 。通过“星核分离”程序我们可以 获得星光成分与核成分的比例、各自的消光以及寄主星系的速度弥散。对星光 成分的进一步分析可以获得星系的星族构成。本文介绍了我们的光谱分析方 法，并简单介绍了凭借这些分析方法我们将来将开展的工作。 a b s t r a c t t h eu n i f i e dm o d e lf o ra c t i v eg a l a c t i cn u c l e i ( a g n s ) p r e d i c t st h a tt h e r es h o u l d e ) c i s ta l a r g en u m b e ro ft y p ei iq u a s a r s ( q s o2 s ) 1w h i c ha r ep h y s i c a l l yt h es a m e s o u r c e sa st h eq u a s a r 8 ( t y p ei ) w eh a eo b s e r v e d t h ea p p a r e n td i 往e r e n c ei s d u et o 。u ru n f a v o r a b l el i n eo fs i g h tt o w a r dq s o2 ，w h i c hi si n t e r c e p t e db ya d u t yt o r u sn l r t h e rr e q u i r e m e n to fal a r g en u m b e ro fo b s c u r e da g n s i n c l u d i n go b s c u r e dq s o s ，c o m e s 士r o mt h ch a r ds p e c t r u mo fc o s m i cx r a yb a c k g r o u n d ( c x r ，b )b u to n l yah a n d f u lo fq s o2 sh a eb o e nf o u n d ，m a j n l yt h r o u g hh a r d x _ r a yo b s e r v a t i o 璐 i nt h eo p t i c a lb a n d q s o2 su s u a l l y 雏et o of a i n tt ob ed e t c c t e dd u et ot h ec o m p l e t eo b s c u r a t i o no ft h e i rn u c l e a re m i s s i o nt h e ya r e 出s o h a r dt oi d c n t i 士yd u et ot h el a c ko fr d i 曲l cc a l i b r a t o r so ft h e j ri n t r i n s i c1 u m j n o s i t y v 沌h a v eb c c ns t u d y i n gt h eo b s c u r a t i o ni nq u a s a r sv i ap 口何2 酬嘻o b s c u r e dq u a s a r s o u rs t u d yo fp a r t i a l l yo b s c u r e dq u a s a r si nt h e1 a s tt h r e ey e a t si 8i n t r o d u c e di n t b l st b e s j s ，eh a v ec o m p i l e da s a m p l eo f2 1l o wr e 出h i 托( zs0 3 ) l u m i n o u sa g n sw i t h l 跗g eb a l m e rd e c r e m e n t s ( h 舻h 伊 7 ) u s i n gt h eg a l a x ya n dq s oc a t a l o g so f t h es l o a nd i g i t a ls k ys u r v e ye a r l yd a t ar e k a s e ( s d s se d r ) w e 矗n dt h a t t h e s ea g nh a v es t r o n gf oi i l la 5 0 0 7a n db r o a dh ae m i s s i o n ，a n dt h a ts t a r l i g h t d o m i n a t e st h es p e c t r ai nt h eb l u eb a d ，s u g g e s t i n gt h a tt h e s eo b j e c t sa r eh e a v i l y r e d d e n e dt h e i rn a r r o we m i s s i o nl i n er 眦i o sa r es i m i i a rt ot h o s eo fs e y f e r t2g a l a 。( - i e 8 ，y e tt h ea e r a g e oi i i a 5 0 0 7e m i 8 8 i o ni s 1 0t i m e 8m o r el u m i n o u s t h e i r n e a ri n f r a r e dl u m i n o s i t i e sa r e 出s oh i g h a p p l y i n gt h ee m p i r i c a lr e l a t i o nb e t w e e n t h eo p t i c a lc o n t i n u u ma n dt h eb “m e r1 i n el 啪i n o s i t yf o rb l u eq u a s a r s ，毪矗n d s l o a n 数字巡天中的部分遮蔽类星体 t h a tt h ei n t r i n s i cl u i i l i n o s i t i e s0 ft h e s e2 1o b j e c t s 村ei nt h er a n g ef o rq u a s a r s ，ep r o p o s et h a tt h e y 盯eo b s c u r e d ，i n t e r m e d i a t et y p eq u a s a r s 批l “o g o u st ot y p e 1 ，8a n d1 ，9s e y f c r tg a l a x i e su n d e rt h ec o n d i t i o no fp a r t i a l l yo b s c u r a t i o n ，u n l i k e t h ec a s eo ft y p e2a g n s ，t h eb r o a de m i s s i o nl i n e s8 n dn u c l e a rc o n t i n u u ma r e n o tc o m p l e t e l yo b s c u r a t e d ，h e n c ew cc a nd e t e r l i n et h ei n t r i n s i cn u c l e a rl u m i - n 。s i c ye i t h e rv i at h el u m i n o s i t yo fb r o a dba l m e rl i n e s ，o rt h r o u 曲m o d e l l i n go f t h eo b s e r v e dc o n t i m l u mm o r e o v c r ，u n l i k en o r m 础q u a s a r s ( t y p e1 ) ，d u et ot h e p a r t i a l 可o b s c u r a t i o no ft h en u c l e a re m i s s i o n ，也eh o s tg a l a x yi se a s yt os t u d y t h r o u g hb o t hi m a g i n ga n ds p e c t r o s c o p y t h er a t i oo ft h e s eo p t i c a l l ys e l e c t e d ， i n t e r m e d l a t et y p eq u a s a r st ot y p elq u a s a r sa r ef o u n dt ob ea r o u n d1 ，s i m i l a r t ot h a tf o rl o c a ls e y f e r tg a l a x i e s p r e l i m i n 盯ys t u d yi n d i c a t e st h a tm o s to ft h e s e q u a s a r sa r eh o s t e di ne a r l yt y p eg a l a x i e s v h a v cs t u d i c dt h eo b s c u r a t i o nn l a t e r i a li nt h cp a r t i a l l yo b s c u r e dq u a s a r s w ef b u n dt h a tt h ed u s tr e s p o n s i b l ef o rh e a e nr e d d e n i n gi sl o c a t e db e t w e e nt h e b l ra n dt h cn l r ：1 i k e l yt h et o r u s ，a n dt h a tt h ed u s tp r o d u c i n gm o d e r a t er e d d e n i n gc a nb cp r i m a r i l yt h oi s mi nt h ch o s tg a l a 。吖b u tw ef o u n da ne x c e p t i o n f r o ms d s sd r 3ah e a 埘l yr e d d e n e d ( 上一y 1 m a g ) n a r r o wl i n eq u a s a r ( s d s s j 2 3 3 9 0 9 1 2 ：z=o 6 6 0 4 ) d u et oag a l a x yc o l l i s l o n m e r g c r 、v ed e t e c ts t r 。n g ， s a t u r a t e dc a i i m 出ia b s o r p t i o nl i n e sa 七也eq u 船a rr e d s h 汛t h ec a i ia b s o r p ， t i o n1 i n e sa r er o s o l v e dw i t ha nf w h mo f3 6 2k ms 一1a n da ne q u i v a l e n tw i d t h o f ，= 42 a ( i nt h es o u r c er e s tf r a m e ) w ep r o p o s et h a tb o t ht h eh e a v y r e d d e n i n ga n dt h el a f g ea b s o r p t i o n1 i n ew i d t ha r ed u et ot h eh i g h l yd i s t u r b e d i s mo nt h e1 i n eo fs i g h tt o w a r dt h eq u a s a r lw h i c hi sd i s t u r b e db ya g a l a x yc 0 1 一 l i s i o no re v e nm e r g e ri nt h eq u a s a rh o s tg a l a x y w ef o u n dt h a tt h ei s mo ft h e h o s tg a l a 珂h a sas m c l i k ee x t i n c t i o nc u r v ea n dt h r o u 曲t h ea b o r p t i o nl i n e s w ec a s t u d yt h ed u s t t o g a _ sr a t i oo ft h ei s mt h el o wl i m i to nt h er a 七i oo fc o l u m nd e n s i t yo fc “it ot h a to fd u s tj ns d s sj 2 3 3 9 一0 9 1 2i st h a to ft h ei s mi n o u rg a l a x yd 1 l s te n s h r o u d e da g n s 村ob e l i e v e dt ob eb u r i c di u l i r g s ，a n d u s u a l l yw ec a n n o td e t e c tt h e l rb r o a de m i 8 s i o nl i n e 8s d s sj 2 3 3 9 0 9 1 2m 培h t b ea y o u n gq u a s a r ，j u s to u to ft h eu l i r gp h a s e w eh a ef o u n ds e v e r a ls u c h i x h e a v i l yr e d d e n e d 。y o u n g a g n sw i t hw e a kb r o a dh 乜l i n e sd u r i n gt h e8 e a r c h i n g f o rp a r t i a l l yo b s c u r e dq u a s a r si nt h es d s s i no r d e rt or e l i a b l yd e c o m p o s et h eo b s e r v e ds p e c t r ao fp a r t i r a l l yo b s c u r e d q u a s a r si n t os t 钮l i 曲ta n dn u c l e 盯c o m p 。n e l l t s ，w ed e v e l o pas e t o fs p e c t r u m a n a l y s i sm e t h o d su s i n gt h e s em e t h o d sw ec a no b t a i nt h er i g h 乞r a t i oo fs t a r l i g h t t ot h en u c l e a rc o n t i n u u m ，t h e i re a e he x t i n c t l o na n dt h ev e l o c l t yd i s p e r s i o no ft h e h o s tg a l a x ya d u r t h e ra n a l y s i st ot h es t a r l i g h tc a ny i e l dt h es t e l l a rp o p u l a “o n s o ft h eh o s tg a l a x y t h e s cs p c c t r u ma n a l y s i sm c t h o d sa r ed e s c r i b e di nt h i st h e s i s a n do u rf u t u r ew o r kb yt h em e a n so ft h e s cm e t h o d sl sa l s ob r i e n yd e s c r i b e di n t h el a s tc h a d t e r i i i 致谢 首先，我要深深感谢导师王挺贵教授。王老师知识渊博，品德高尚，淡淮 名利，是一位纯粹的科学家。我是半路出家来学习天体物理的，每一个进步都 凝聚着王老师的心血。王老师对科学的由衷热爱，对待科研的严谨作风和认真 态度更是深深地教育了我。对于我这种曾因“投机取巧、恶劳无恒”而自误的 人来说，王老师是一座指路的灯塔。 我还要深深感谢周宏岩博士。自从1 9 9 9 年相识以来，老大亦师亦友，在思 想认识、专业知识等等方面给我提供了无价的教诲。没有他的帮助，我不可能 挺过人生中最黑暗的一段日子。 感谢我们活动星系核小组的灵魂一周又元院士，以及王俊贤教授、王春 成老师。周先生思维灵活如飞鸟，谦虚有如大海：先生讲授的活动星系核 课程让人课内课外都受益无穷。王俊贤教授传授的r a y 知识背景，减少了我 的无知。王春成老师平日的关心，令我难忘。 感谢天体中心的程福臻、褚耀泉、向守平、朱杏芬、张扬、林宣滨、袁业 飞等诸位老师们。读本科的时候，就有幸聆听向守平、程福臻等老师讲授的普 物课程。褚耀泉、张扬、林宣滨、袁业飞等老师在繁忙的科研工作之余还花费 大量时j 司为天体中心的研究生营造了一个优良的学习环境，还有我们的“陆 总”和“小奚”老师。袁业飞老师辅导我们每月作两次的英语报告，当时是那 么令人痛苦，而现在回想起来却是多么有益有趣。 感谢纯洁的慧元、高洁的“高老师”益飞先生和国柱“吾弟”。经常和他 们进行的热烈讨论不啻是对脑细胞的最美味的犒劳。食不厌精的国柱“吾弟” 更是我生活上的良师益友。感谢热心肠的李成，忘不了我们一起熬夜度过的日 子。感谢雪光、海峰、吴胜杳、孟大敏、卢昱、纪拓、张伟、史菲等诸位兄 弟。感谢我们在1 8 一0 0 7 一起渡过的热闹快乐的时光，更感谢你们对俺的诸多缺 点的容忍。 感谢国家天文台的王竞、曹晨、卢晓猛、毛羽丰、郝彩娜、苏伟等同学， 为了他们提供的大餐，为了他她们提供的观测知识。感谢兴隆基地2 1 6 望远镜 的艾佳明、王金虎、贾俊军、侯志刚以及山上各位为我提供了各种帮助的老师 s l o a n 数字巡天中的部分遮蔽类星体 们、同学们。我忘不了李宝山老师的夹克衫，还有和陈颖为老师、黄磊、刘涛 等一起的半山游。 辱请国家天文台的魏建彦研究员、萤晓军徐达维伉俪、裘予雷研究员、李 会增博士等允许我表达对他她们的感谢。感谢他们在兴隆基地对我提供的帮 助。感谢吴宏研究员传授星系图像处理知识，介绍g i m 2 d 软件。 最后，我要感谢母亲的大恩，感谢她对我蹉跎岁月的包容，对我从微电子 转行到天文的理解。感谢弟弟晓浩和我互相促进，共同进步。 自知本文成文仓促而内容 h 陋，不足以怀念父亲而维誓寄之于将来。 第一章 绪论 1 1 引言 活动星系核( a c 七i v eg a l a c t i cn u c l e u s ，a g n ) 是宇宙中能持续发光的光度非 常高的类天体，它在星系中心极小的一个区域( 1 p c 3 ) 内能持续辐射出 巨大的能量( 典型s e y f e r t 星系的核的光学光度可与星系中所有恒星的总光度相 比，而典型类星体光度是典型s e y f e r t 星系光度的百倍以上) 。一般地，a g n 具 有以下全部或大部分观测特征： 与正常星系相比，具有一个更亮的致密核区 非恒星的连续谱辐射，而且辐射频率覆盖很宽的电磁波段，比如从射电 到x r a y ； 光谱显示丰富的原子和离子发射线 连续谱和发射线有光变现象： 与难常星系相比有更强的高能光子发射能力。 象任何学科一样，从1 9 4 3 年s e y f e r t 认识到存在类性质特殊的星系起， 对a g n 的研究首先也是一个发现、命名、分类的阶段。由于如上所述 的a g n 的超强辐射特性，特别是1 9 6 3 年“高红移”的天体( 类星体3 c 2 7 3 ，2 ： 2 s 1 0 a n 数字巡天中的部分遮蔽类星体 0 1 5 8 ) 的发现，a g n 的研究进展非常迅速。类星体刚发现不久，巨型黑洞吸 积物质释放引力能的理论模型就被提出以解释a g n 的高效的产能机制。以后 三十多年，一方面对a g n 的多波段的观测相继开展，新的现象和a g n 子类不 断出现，拓宽了我们对a g n 活动性质的了解：另一方面，a g n 各种不同属性 之间的相关性以及不同a g n 子类之间的共性也不断被发现，研究者于是试图 实现a g n 家族的统一，例如根据视角效应对宽窄发射线a g n 的统一。并且， 随着类星体巡天技术的进展，a g n 的另一个令人惊奇的特征也被人们发现： 在红移z 一2 5 的过去，类星体数密度是现在的l o o 倍以上。这种强烈的宇宙学 演化效应提示我们：过去的星系一定有某种不同于它们的现在状态的特别情 状，促进了位于其中的a g n 的大量创生。而在1 9 9 0 年代中期，得益于颦远镜 技术的进步，特别是借助于h u b b l e 空间望远镜强大的空间分辨率( o1 ”) ，人们 发现在宁静星系的中心同样存在着巨型黑洞，而且黑洞质量与星系核球的质 量、速度弥散之间存在着紧密的相关性。这个事实表明a g n 与它的寄主星系是 相互联系的。最近，极高光度、极高红移的类星体也被人们从s 1 0 a n 数字巡天 ( s d s s 、如r ke ta l2 0 0 0 ) 中发现( z 6 ，f a ne ta j2 0 0 4 ) 1 ，使得我们更有理 由推测a g n 与星系是共同演化的，甚至a g n 活动对星系的形成与演化可能有 重要影响( b 1 a n d f o r d2 0 0 4 ) 。因而当今的a g n 研究已不再局限于a g n 现象本 身，而是和星系研究紧密联系在一起了。 部分遮蔽类星体指的是这样的一类活动星系核：在我们的视线方向上，它 们的宽线区与中心引擎被部分遮蔽，因而观测到的宽发射线与核连续谱有程度 不同的消光但没有被完全吸收；经过消光改t f 后它们的本征光度很高，达到了 类星体的光度标准。根据光学波段的分类方法，部分遮蔽类星体相当于中间类 型( 如l5 1 8 1 9 ) 的s c v f e r t 星系的高光度版本。遮蔽类星体( 包括完全遮蔽 的与部分遮蔽的) 2 是我们目前知之甚少的一类天体。在s c y f e r t 星系中，i i 型 与中间类型有相当大比例。根据a g n 统一模型类星体与s e y f e r t 星系只是光度的 区别，那么就应该存在相当大比例的i i 型类星体( q s 0 2 ) 与中间类型类星体。 宇宙x 射线背景辐射( c x r b ) 的很硬的谱形也要求有大量的遮蔽a g n 存在， 1 这些极高红移类星体的s b d 与发射线与低红移类星体相似，根据发射线比确定的金属半度 达到了太阳金属丰度或更高，意味着在宇宙早期( 年龄毛1 g y r ) 就有了多代恒星形成。 2 关f 遮蔽类星体、部分避蔽类星体等术语约定请参见附录a 。 第1 章绪论 3 包括相当数目的遮蔽类星体( e g ，g i l l ie ta 12 0 0 1 ) e 但目前发现的q s 0 2 数目 很少。在光学波段，由于核连续谱被完全遮蔽，而且又缺乏能可靠地确定本征 核光度的“定标尺”，q s 0 2 很难证认。我们从部分遮蔽这个角度来研究遮蔽 类星体问题。从这个角度出发有两点好处： 易于确定本征核光度不同于i l 型a g n ，在部分运蔽的情况下，a g n 的宽发射 线与核连续谱没有完全衰减。因此我们可以根据两种方法来确定本征核 光度。其一，我们可以可靠地测量h 血宽线，然后根据宽线b a l m e r 减幅确 定消光，得到红化改正的h d 宽线光度，最后利用b a l m e r 宽发射线光度与 核光度之间的经验关系确定本征核光度。其二，我们可以对观测到的连 续谱进行拟台，得到核连续谱的真实流量和消光量，从而确定本征核光 度。 易于研究寄主星系不同于一般类星体，在部分遮蔽类星体中由于来自核的辐 射被部分遮蔽，寄主星系显现了出来，因此我们可以方便地从图像与光 谱两方面研究寄主星系的性质。 我们a g n 小组从2 0 0 2 年开始了部分遮蔽类星体的研究工作。在导师王挺 贵教授指导下，我在部分遮蔽类星体研究中完成了部分工作，本文就是对这 些工作的总结。在这第一章中，我首先将简要介绍本文所涉及到的知识背景 ( 12 ) ，然后介绍遮蔽a g n 研究的现状( 1 3 ) ，最后扼要介绍我们在这方 面的研究，给出本文的内容安排( 旺4 ) 。 1 2活动星系核的观测性质与理论模型 1 2 1a g n 的分类 每当一个新兴的学科出现时，早期总是一个难象的分类学阶段，a g n 的 研究也是如此。历史上各种a g n 子类的名称多达数十种，几乎在任何一个波 段每当一个额的观测现象出现时，都会导致一种新的命名与分类。比如，当 一类光学短时标光变很大的天体被发现时，个新的“光学剧变天体”子类 4s l o 数字巡天中的部分遮蔽类星体 ( o p t i c a l l vv i o l e n t l yv a r i a b l e ，o w ) 就产生了。而各种不同a g n 子类之间的 差异更多是与我们的观测手段相关。比如，历史上就曾根据是否可以看见寄主 星系来区分s e y f e r t 与q s o ，而这强烈依赖于仪器的分辨率。因此，分类的一个 基本要求是：分类应尽可能建立在不依赖于测量仪器的客观量的基础上。这样 才有可能通过分类揭示真j 下的物理上的差异，有助于我们认识a g n 。当然，最 好的分类方法是依据a g n 系统的有内在意义的物理参量进行( 第五章会讨论这 个问题) ，然而这要求我们充分理解a g n 的物理基础。在我们还没有成熟的理 论，不能以可靠的物理参景作定量研究的时候，我们最好还是把我们的分类建 立在可靠的观测数据上为好。 天文学中研究最透彻的波段当属可见光波段了，我们对产生光学谱线的 原子物理机制已经有了深入的了解。而强光学发射线币是a g n 的一个显著特 征。因而光学发射线是我们研究a g n 的一个煎要工具。很早以前人们就注意 到s e y f e r t 星系的光谱中的一个显著特征：只有一部分源的光谱中出现宽发射 线。根据这个特征，我们可以把s e y f e r t 星系分为两类：s e y f e r t l 有两组彼此重 叠的发射线，一组是窄线( f w h m 1 0 0 0 k m s ) ：另一组是宽线，但仅是允 许线( 或半禁线) 。s e v f e r t 2 只有窄的允许线和禁线。 但这种二分法并不是绝对的，从i 型a g n 到i i 型a g n 更象是一个连续的过 渡。后来o s t c r b r o c k ( 1 9 7 7 ，1 9 8 1 ) 根据宽线和窄线的相对比例作进一步细分。 下面是一个量化了的分类方案( w i n k l e r1 9 9 2 ) ：3 s e y f e r t1o ：有宽h a ，有宽h 卢，5o 日卢 0 ，明a 5 0 0 7 s e y f e n12 ：有宽h 。，有宽h 卢，2 o h 卢【0 ，明a 5 0 0 7 5o s c y f e n15 ：有宽h d ，有宽h 卢，1 3 日卢【0 ，卅a 5 0 0 7 2 o s e y f c r t1 8 ：有宽h 。，有宽h ，日卢 0 ， a 5 0 0 7 1 3 3 请注意这个分类方案也是一个历史的延续，由于当年的望远镜谱分辨率不高很难做 到日口宽线与窄线的分解，公式中的日卢流最用的是总流角。 另外，这种分案方案是基= r 宽线与窄线的比例；丽4 i 同a g n 的宽线与窄线的比值的差异， 既可能是内禀的，也可能是遮蔽物质 比如尘埃环】对宽线与窄线的不同消光造成的。因此，这 种分类方= 去在今天仪具参考作用。 第章绪论5 s e y f e r t19 ：有宽h o ，无宽h p ，日 0 ，刀 5 0 0 7 l 3 s e y f e r t2o ：无宽h 。，无宽h 卢，日卢【0 卅a 5 0 0 7 1 0 4 0e r g s ) “l i n e r l ”，大致占l i n e r 的15 ；光谱偏振研究表明一些l i n e r 也像s e y f e r t 2 一样具 有隐藏的宽线区( b 8 r t h ，f i n p p e n k o ，& m o r l 越1 9 9 9 a 加) 。 1 2 2a g n 的产能机制与理论模型 a g n 的最显著的特征是：能在一个极小的区域内产生巨大的能量输出。如 此高效的产能机制，目前看来唯一可能的解释是通过巨型黑洞吸积释放引力能 ( z e l d 。v 记h & n 。v i k o v1 9 6 4 ，s 8 l 印t e r1 9 6 4 ；l y i l d c n b e l l l 9 6 9 ) 。该理论模型 的主要图像是：物质受巨型黑洞吸引而被拉近黑洞，由于角动量而形成围绕巨 型黑洞旋转的吸积盘；此过程中释放的引力能通过某些机制( 例如吸积盘中的 4 l i n e r 最初的定义是；【oi i j a 3 7 2 7 oi i i a 5 0 0 7 l ，且 o1 1 a 6 3 0 0 oi i i 】 5 0 0 7 三1 3 。 由于比较波长问隔过宽的谱线有实际上的困难，有研究者( e g ，v e i l l e u x 0 s t e r b r o c k ，1 9 8 7 ) 采用如下标准：f 0i r 巧a 5 0 0 7 h 口s3 ，且ni i j a 6 5 8 3 h 。乏o6 ， si 习a 6 7 1 6 + a 6 7 3 l h 乏 o 4 。以后k c w l 呵e td ( 2 0 0 1 ) 以及k a u 盘n a n n 乱址( 2 0 0 3 c ) 发展了更精细的标准。 6s 1 0 a n 数字巡天中的部分遮蔽类星体 粘滞过程) 转化为a g n 的辐射输出。即“巨型黑洞+ 吸积盘”构成了a g n 的 中心引擎”。吸积盘的结构依赖于中心黑洞质量 如日，吸积率廊和糙滞系 数。根据相对吸积率m = 衍m 蕊5 的差异，吸积盘的结构可以分为： m a 2 光学薄径移主导吸积流( 。p t i c a l l yt h i n 甜v e c t i o n - d o 曲n a t e da c c r e t i o n a o w so ra d a f s ；n 缸a y a n y i1 9 9 4 ) ，径移主导内流- 岁 流( a d v e c t i o n d o m i n a t e di n n o w o u 调o w so ra d l o s ；b 1 a n d f o 州& b e g d m a n1 9 9 9 ) ，和对 流主导吸积流( c o n v e c t i o n d o m i n a t c da c c r c t i o n 丑。w so rg d a f s ；n a r a y a n e ta l2 0 0 0 ；q u a t a e r t & g r u z i n o v2 0 0 0 ) ： 0 2 m 03 光学厚几何薄盘( 0 p t i c a l l yt h i c ka n dg m e t r i c a l l yt h i nd i s k 8 ； s h a k u r a s u n v a e v1 9 7 3 ) ； o3 1 0 2 4 c m 一2 ) 。最近，o g l ee ta l ( 2 0 0 3 ) 利用c b a n d r a 卫星对n g c l 0 6 8 的光谱和成像观测证实延展的窄线 区的等离子体主要是被来自核区的x 辐射电离的；此外还探测到了来自 核区的反射谱以及f ek 。荧光线，与分子尘埃环的模拟结果相当一致 ( g h i s e l l i n ie ta 11 9 9 4 ) 。 第章绪论9 “擎m “。唧幽“ n d i 、 黜。一，。 q s o b l r g s nr i 图1la g n 统一模型示意图。左图为三维示意图，右图为沿轴向的剖面图。取 自h t 印：w w 。j r a c n r 1 t m e e t 】n g s o 一些s c y f e r t2 的偏振光谱显示出明显宽b a l m e r 线( eg a n t o n u c c i m i l l e r ，1 9 8 5 im j l k r & g o o d r i c h ，1 9 9 0 ) ；对窄线射电星系的偏振光 谱观测也发现隐藏的宽线，而且偏振方向与射电对称轴基本一致 一( a n t o n u c c i ，h u r t ，& k i n n e y1 9 9 4 ；k i 8 h i m o t oe ta l _ 2 0 0 1 ) 。 o 高电离线( eg ，【oi l i ) 的成像观测显示，一些s e y f e r t 星系( e g n g c 5 7 2 8 ) 呈现明显的锥形结构( n e u g e b a u e r c ta l 1 9 8 0 ；w i 】s o nc ta l1 9 8 8 ：s t o r c h i b e r g m a n nc ta l 1 9 9 2 ) 。 观测技术的发展( 如：0 h 以及h 2 0 脉泽的出i 测量、红外干涉测量) 使得我们能够深入到a g n 核区的p c 亚p c 尺度，证实了绕核旋转的尘埃 环分子盘的存在( e 百，k 1 6 c i 【n e re ta l2 0 0 3 ；g r e e n h 订ie t “2 0 0 3 j a 髓 e ta | 2 0 0 4 ) 。 不过把这种简单的统一模型推广到类星体，我们会发现个明显的问题： “q s o2 ”问题我们已经知道s c y f e r t2 在近邻宇宙中大景存在着，其数目至 少与s e y f e r t1 同一数量级；但目前己知的q s o2 很少6 ( c 晷，n o r m a i le t 6 些报道的“q s o2 ”可能并不严格符合i i 裂a g n 的定义，它们的更高信噪比的光谱通常 显示出微弱的h a 宽线( 。蛋，1 e 0 4 4 9 4 1 8 2 3 ，b 。y l ee t 猷】9 9 8 ；a xj 0 8 4 9 4 + 4 4 5 4 ，a k i y 砌8e t 甜2 0 0 2 ) 。但无硷如何，它们是遮蔽严重的类星体。 1 0 s l o a n 数字巡天中的部分遮蔽类星体 址2 0 0 2 ；d e l l ac e c ae t 缸2 0 0 3 ) 。根据统一模型，类星体与s e y f e r t 星系 之间仅仅是一个光度的区别，那么也应该有大最q s 0 2 存在。 因此，类星体与s e y e r t 是否仅仅是一个光度的区别，目前还是一个处于热 烈争论中的问题。有研究者认为类星体中不存在尘埃环；或者& 口使存在，它的 张角也是光度相关的( e g ，l a w r e n c e1 9 9 l ；s 1 m p s o n2 0 0 3 ) 。目前对于类星体 的这种统一模型的观测证据还是很弱的。在1 3 节我将介绍这方面的研究进展 状况。我们的部分遮藏类星体也是为解决这个问题所作的一种尝试。 总而观之，这种主要建立在视向效应基础上的统一模型还是成功的。不过 我们也应看到，视角只是一种依赖于观测者的外部参量，而光度只是a g n 系 统的一个观测量。因而当前的统一模型只是在a g n 统一之路上迈出的很小的 一步。如果在“巨型黑洞一吸积盘”的理论背景下来考察a g n 的统一时，显然 此种巨型吸积系统有两个基本的物理参量：黑洞的质量m b 吸积率m ( 或 者血) ，另外可能还有黑洞的角动量n ( c fb l a n d f o r d1 9 9 0 ) 。遗憾的是，直 以来我们很难较精确地定出黑洞质量，因而就未能结合数据在这些物理量的基 础上考虑问题。由于中心黑洞与寄主星系核球的m b 爿一口+ 关系的发现，现在我 们应该可以从遮蔽a g n 、l l a g n 的研究中获得有意义的结果。我们在第五章 再回到这个问题的讨论。 1 3遮蔽类星体研究现状 如1 1 23 中所述，根据a g n 统一模型，尘埃环的遮蔽作用在q s o 中也应该 其煎要作用。但观测事实是我们观测到的q s 0 2 很少。很早以前，