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千兆赫兹峰值能谱(GigahertPeakSpectrum,GPS)源和致密陡谱(CompactSteepSpectrum,CSS)源在高亮度(厘米波段)的射电源中占有很大一部分比例(分别~10%和~30%)。本文较为详细的论述了GPS/CSS源从射电到X-ray波段的性质,以及当前对这两种射电源的起源及其演化的解释模型和它们在高能射电星系的演化过程中的作用。GPS/CSS射电源通常呈现星际气体和射电分量共存且复杂的动力学分布特征,说明的确存在大量的气体由中央核区喷出来。射电喷流和星际介质(InterstellarMedium,ISM)之间的相互作用可能对喷流具有束缚作用,从而形成了这类源的小尺度结构,而且这种相互作用会使介质气本发生电离,导致年轻恒星的形成。对GPS/CSS源的环境介质进行更详细的研究是理解GPS/CSS射电源的动力学、物理条件和线发射气体的形态特征的重要手段。GPS/CSS源,无论是在结构上还是在物理特性上都与大尺度结构源存在很大的区别,但是它们却与致密双重射电结构源存在一定的联系。
类星体3C48是一个典型的CSS源,距离较近(z=0.368),中央核非常弱,结构非常复杂,其单边的射电喷流与延展的电离辐射区在同一轴线方向上。它的射电形态说明喷流和星际介质发生了强烈的相互作用。3C48能产生强的超远红外辐射。光学和红外研究发现寄主星系内富含分子气体,有大量年轻的恒星形成区和星云状物质。3C48是红移较低的高光度活动星系核(ActiveGalacticNucleus,AGN),所以它可以作为研究喷流与气体共存和喷流/ISM相互作用现象的动力学特征的很好候选体。
本文利用VLA和MERLIN的高分辨率观测设备,对类星体3C48在亚角秒尺度上的射电结构进行了多频率、多历元的观测和研究,其中包括了四个历元的五个波段(P、C、L、X、K)的10次观测数据。
类星体3C48的大部分射电辐射发生在0.6角秒(H0=65kms-1Mpc-1,q0=0.5*)的范围以内。当分辨率小于0.5角秒时其形态呈现为一个未被分解的致密结构,当分辨率高于0.5角秒时,类星体3C48被分解了,整个射电结构由向北的喷流主导。。模型拟合显示类星体3C48可以分解为四个分量(N1、N2、N3、S),其中北边3个分量(N1、N2、N3)组成了主导的喷流结构,在南边,检测到了一个弱的(>20σ)延展分量S。
利用多频观测结果,我们详细分析了3C48的谱指数分布,沿射电轴方向由北向南谱指数经历了“陡谱-平谱-陡谱”的变化,发现在位置为RA~01h34m49.820s±0.02s,DEC~32°5419.740"±0.013"的地方存在一个相当的平谱的分量,我们认为此分量就是3C48中央核的位置。最重要的是,在平谱分量的西南端检测到了一个陡谱结构S(>20σ),距离以上认证的核约0.25角秒,即位于RA~01h34m49.810s,DEC~32°5419.626"的位置,该分量在1.6到8.4GHz之间的谱指数为αs~-0.7±0.14,根据此分量(S)所在位置和陡谱的特征陡说明此分量应是类星体3C48的反向喷流,从而证实了它并非内禀的单边喷流结构,而是双边喷流结构。
利用本次高灵敏度的观测结果,我们分析3C48向北的喷流呈现东西方向的弥散就是由于喷流和星际介质之间的强烈相互作用造成的。相互作用过程中,喷流撞击致密星际介质产生激波,喷流所携带的动能转化成内能或产生震荡,从而使粒子获得加速,形成辐射场,使观测到的喷流变亮,即形成了喷流中的热斑。此时,喷流将不再准直,在东西方向上开始发生弥散。