【摘 要】
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活动星系核（AGN）是一类特殊的星系,它通过中心超大质量黑洞吸积物质并释放引力能,从而提供能量（包括辐射、磁能、动能、热能等）。黑洞周围极端的物理环境,会产生剧烈的活动和多波段光变特性。根据观测统计,大约10%的AGN中具有相对论性喷流。当前人们对AGN喷流物理的理解还相当不清楚,比如喷流的产生、加速、准直、能量耗散机制以及喷流的成分等问题。本文以射电星系为研究对象,探讨了黑洞周围吸积过程和喷流的
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活动星系核（AGN）是一类特殊的星系,它通过中心超大质量黑洞吸积物质并释放引力能,从而提供能量（包括辐射、磁能、动能、热能等）。黑洞周围极端的物理环境,会产生剧烈的活动和多波段光变特性。根据观测统计,大约10%的AGN中具有相对论性喷流。当前人们对AGN喷流物理的理解还相当不清楚,比如喷流的产生、加速、准直、能量耗散机制以及喷流的成分等问题。本文以射电星系为研究对象,探讨了黑洞周围吸积过程和喷流的形成、pc尺度喷流能量耗散和kpc尺度喷流物理等问题。第一章,我们对活动星系核、黑洞吸积过程以及喷流物理等问题及相关研究进展进行了背景介绍。第二章,通过考察一个特殊的临界射电星系Hercules A（HerA）,我们探讨了其黑洞吸积和喷流形成过程。HerA的喷流尺度达到数百kpc,具有很强的低频辐射,但其核心辐射极弱,很可能对应于FR Ⅰ和FR Ⅱ转换态。首先,我们处理了在2010-2011年期间EVLA对HerA观测的C波段的射电数据。我们发现HerA的射电瓣和射电核都拥有很陡的谱,并且射电核的流量比二十多年前变弱了10%左右。这些结果表明其中心喷流似乎正在走向死亡。其次,我们也发现HerA偏离一般的FR Ⅰ/FR Ⅱ的[O Ⅲ]光度和178 MHz光度关系,然而如果仅考虑其核心射电辐射,则符合该关系。这说明HerA的kpc尺度喷流功率和[O Ⅲ]发射线强度可能都比以前大幅减弱。最后,依据X射线观测限定的Bondi吸积率,我们采用旋转黑洞周围的低辐射效率吸积模型和喷流形成模型,较好地拟合了核区能谱以及观测到的核区喷流功率。我们也发现大尺度喷流的产生需要较高吸积率。第三章,利用blazar（准）同时性多波段能谱和射电观测到的core-shift效应,我们研究了喷流中主要能量耗散区位置。我们采用马尔可夫链蒙特卡洛技术（MCMC）的单区轻子模型,拟合了25个具有core-shift测量的耀变体样本的同时性或者准同时性的多波段能谱（SED）。在康普顿散射过程中,我们既考虑了同步自康普顿过程也考虑了外康普顿过程。在外康普顿过程中,我们分别采用了宽线区和尘埃环的辐射作为种子光子。在绝大部分源中,以尘埃环作为种子光子场能更好的拟合多波段能谱,这表明喷流中伽马射线辐射区很可能在宽线区的外面。假定伽马射线辐射区的磁场遵循core-shift推导出的磁场分布,我们进一步限定了这些耀变体喷流中伽马射线辐射区的位置。通过计算发现,所有源的伽马射线辐射区的平均位置大约在离中心引擎两万个史瓦西半径处,即约十倍的宽线区尺度,与通过种子光子限定的结论基本一致。第四章,通过对六个FR Ⅱ大尺度射电瓣射电的观测与数值模拟比较,我们研究了大尺度喷流中的磁过程。我们分析了六个近邻FR Ⅱ射电星系的EVLA数据。我们发现Cygnus A（CygA）和HerA,在射电瓣边缘处,展示出平滑且陡降的辐射强度、更高的偏振度和磁场方向沿着射电瓣边缘等特点;在切片处,展示出偏振强度比辐射强度更剧烈的变化、偏振角平滑变化并且总的变化范围接近180度和平均偏振度较高等特点。这些观测特点与磁主导模型的模拟结果较为一致,或许表明这两个源的大尺度喷流-射电瓣中的磁场很重要。3C 424整体上表现出弥散结构、在射电瓣边缘处的磁场方向无规则分布等特点;在切片处,表现出偏振角散乱变化且变化范围小和平均偏振度较低等特点,这些观测特点与流体模型模拟结果一致,表明它的喷流-射电瓣系统中的磁场可能已经不重要。另外三个射电源整体图像和磁主导模型模拟结果类似,但是由于分辨率较低,我们不能得出很好的结论。第五章,我们对工作进行了总结和展望.
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