Blazar天体黑洞质量研究-毕业论文开题报告

1、本科学生毕业论文（设计）开题报告书题 目 Blazar天体黑洞质量研究 姓 名 吴 永 金 学 号 084090086 院、 系 物理与电子信息学院 专 业 物 理 学 指导教师（职称/学历） 张 雄 教授（博士） 2012年3月6日云南师范大学教务处制填 表 说 明1、指导教师意见由指导教师填写；2、开题小组意见由开题指导小组负责人填写；3、其余由学生在指导教师指导下填写。4、此表供学院参考使用，各学院可根据各自学科专业的学术规范作适当调整。论文（设计）题目Blazar天体黑洞质量研究学科分类（二级）160.20题目来源（a.教师拟题；b.学生自拟；c.教师科研课题；d.其他）b本选题的依据

2、：1）说明本选题的研究意义和应用 Blazar天体是一类性质极为特殊的活动星系核，具有快速光变、高偏振、非热辐射和无发射线或弱发射线的特征，对这些独特的性质的研究是揭示Blazar天体本质和了解活动星系核物理过程的一个有效途径，能够促进活动星系核的理论和模型的发展，并成为研究宇宙能源和活动星系核的关键天体。活动星系核的能源问题是活动星系核的基本问题。这个问题的本质是为什么一个活动星系核在一个非常小的区域能够产生非常大的能量。目前的理论模型是活动星系核有个中心发动机：黑洞+吸积盘+喷流吸积盘和喷流各自的辐射及相互作用的辐射共同形成Blazar天体的辐射谱及其观测特征，而在活动星系核中心有一个被吸

3、积盘包裹着的黑洞，能量是通过黑洞吸积物质释放的。这样，黑洞的质量就是一个非常重要的因素，为此，天文学家提出各种估算黑洞质量的方法。本世纪60年代对类星体等高能天体的发现，又一次从新的高度提出了能源问题，因为热核反应机制已经显得无能为力，类星体是宇宙中已知最遥远最明亮的天体，其光度可达1047erg/s，比银河系强上千倍，而直径却只有普通星系的十万分之一甚至百万分之一。如果也由热核反应供给能量，每年就得有大约250 M的物质被烧掉。这个要求是过于苛刻了。以一个普通星系的全部质量(约1011 M），至多可维持10亿年当我们研究清楚了黑洞质量之后，可以利用转动黑洞的能层来解决未来世界的能源问题。2）

4、简述本选题的研究现状和自己的见解 目前，已有17个Seyfert星系和19个类星体的宽发射线区尺度由反射图法确定，进而得到它们的中央黑洞质量。 随着资料的积累，人们发现中心黑洞质量与寄主星系不同量之间存在相关性，其中关系是最可靠的相关性之一（利用关系计算的黑洞质量）。最初确定关系的那些天体都是非活动星系，而黑洞质量是由恒星、气体运动学确定，后来发现由反射成图法测得黑洞质量的活动星系核也满足相同的关系（利用关系计算的黑洞质量）。Blazar是活动星系核（Active Galactic Nucleis，AGNs）的极端子类，中心黑洞质量对于弄清楚Blazar的辐射机制与演化史非常重要的。质量估算有

5、多种方法：反映图像技术，气体和恒星动力学方法，光变时标方法，宽限辐射宽度方法（基于假定在宽线（Broad Line Region，BLR）区域的物质被引力约束，且以开普勒速度环绕）。Barth等人和Wu等人用关系估计了Mkn 501和其他一些AGN的中心黑洞质量。另外，Cao等人估算了BL Lacertae天体样本的中心黑洞质量，他们假定黑洞周围吸积盘的发射线电离的云产生了宽线辐射。费米伽玛射线空间大区域望远镜（LAT，以前称为GLAST，开始于2008年6月11日）较EGRET有更高的观测精度，该望远镜提供了AGN的伽玛射线活动的新数据，仪器运转的三个月，费米伽玛射线天文望远镜观测了超过10

6、0个Blazars，其中一些源显示了大的暴发，我们将用观测的伽玛射线辐射光度、短时标光变等数据来估测中心黑洞质量。科学家推测，这些距离很近的黑洞有可能会相互合并，形成巨大的黑洞。研究的主要内容：提到黑洞，人们立刻会想到恒星的演化，质量小的恒星演化为白矮星，质量稍大的恒星演化为中子星，质量更大的恒星演化有可能演化为黑洞。除了恒星演化可能形成黑洞外，大爆炸的最初时刻也可能形成微型黑洞。超大型黑洞的形成需要庞大的力量，因此它也许是由许多小黑洞聚集而成的。从这个思路考虑，一些科学家提出，超大型黑洞是由星暴星系产生的。星暴星系以迅猛的速度产生新星，同时又以迅猛的势头引起超新星爆发。最终，产生了大量的太阳

7、质量级别的黑洞。这些黑洞再集合周围气体，变成质量更大的黑洞。我们仅考虑被Fermi或EGRET观测到且有短时表光变的伽玛噪Blazar天体，我们寻找一些Blazars天体具有短时表光变，光变时标和加玛射线流量来自以前的文献和LAT的最新观测数据，然后我们估算这些天体的中心黑洞质量。而黑洞质量的估算，我们就可以采用一些相关数据计算。用LAT观测结果并结合EGRET观测到的伽玛噪Blazar天体的变化时标和伽玛射线光度来估计天体的中心黑洞质量，得到中心黑洞质量下限范围，并将此结果与其他结果做比较。对于一般星系，可以根据核气体盘的运动学和基于高分辨率地面望远镜光谱观测的恒星动力学性质研究来估算黑洞质

8、量。但是要观测星系中心的恒星的动力学状况是比较困难的，因为活动星系核都很遥远，观测上会受分辨率的限制，恒星吸收特征被中央亮核所淹没，而气体的运动会受喷流、风等非引力成分的影响。所以对于即非常亮而又非常遥远的活动星系核来说，直接根据其核心区域恒星动力学和气体动力学性质来估算黑洞质量是很困难的。因此，除了少数的活动星系核可以利用气体动力学，恒星动力学性质来估算中央黑洞质量外，更多的是用间接的方法为了进一步研究活动星系核中心黑洞性质和验证上述两种方法的可靠性，需要从相关文献中搜集到一些Blazar天体的样本来计算它们的黑洞质量。其中核球速度弥散来自于Woo & Urry(2002) 17；R波段绝对

9、星等来自于RenatoFalomo et al.（2003）18。根据样本中的数据，利用黑洞质量与核球速度弥散之间的关系来估算黑洞质量：主要研究方法： 1.反映图像技术；2.关系法；3.光变时标方法；4.宽限辐射宽度方法；研究进度计划：2012年3月10日正式开题； 2012年3月11日2012年3月20日：查阅相关资料，寻找具有超光速伽玛噪的Blazar天体； 2012年3月21日2012年4月20日：完成论文的主要内容，采用相应的方法，得出中心黑洞质量，并与其他结果进行比较； 2012年4月21日2012年5月1日：将论文初稿交予指导老师查看，并根据老师的指导进行修正，然后再将修改后的论文

10、交予指导老师，根据指导老师的意见开始定稿； 2012年5月1日后由指导老师确定论文的最终定稿形式，等待时间进行答辩。主要参考资料：1 Urry C M，Padovani P. Unified schemes for radio-loud active galactic nuclei.Publ Astron Soc pacific,1995,107:803-8452 Ghisellini G，Maraschi L，Tavecchio F. The Fermi blazarsdivide. Mon Not R Astron Soc,2009,363:105-1093 Dermer C D，Gehr

11、els N. Two classes of gamma-ray-emitting active galactic nuclei. Astrophy J,1995,447:103-1204 Dondi L，Ghisellini G. Gamma-ray-loud blazars and beaming. Mon Not R Astron Soc，1995,273:583-5955 Fan J H，Adam G，Xie G Z，et al.Correlation between the gamma-ray and the radio emissions.Astron Astrophys,1998,

12、338:27-306 Mcke A，Pohl M，Reich P，et al. On the correlation between radio and gamma ray luminosities of active galactic nuclei. Astron Astrophys,1997,320:33-407 Xie G Z，Zhang Y H，Fan J H. The Relation between Gamma-ray and Near-Infrared Radiation in Gamma-ray-loud Blazars.Astrophys J,1997,447:114-117

13、8 Zhou Y Y，Lu Y J，Wang T G，et al.Correlation between VLBI radio flux gamma-ray flux of EGRET active galactic nuclei.Astrophys J,1997,484:47-509 Dermer C D,finke J D,krug H,et al.Gamma-ray studies of blazars:Synchro-compton analysis of flat spectrum radio quasars .Astrophys J,2009,692:32-4610 Graff P B,Georganopoulos M,Perlma E S,et al.A muitizone model for simu