【摘 要】
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M87是离我们非常近的活动星系核(AGN)。事件视界望远镜阵列给出的M87核心黑洞的“照片”引起了广泛关注。M87的相对论喷流从其中心黑洞向外延伸约2kpc,在更远的区域分布着大尺度的射电遗迹。普遍认为射电遗迹是由喷流与周边的星际介质相互作用产生的,但详细的喷流的产生机制,及其与周围环境物质相互作用的物理过程还有待进一步的研究。对M87周围射电遗迹的年龄研究,不仅能帮我们理解AGN的形态形成,而且
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M87是离我们非常近的活动星系核(AGN)。事件视界望远镜阵列给出的M87核心黑洞的“照片”引起了广泛关注。M87的相对论喷流从其中心黑洞向外延伸约2kpc,在更远的区域分布着大尺度的射电遗迹。普遍认为射电遗迹是由喷流与周边的星际介质相互作用产生的,但详细的喷流的产生机制,及其与周围环境物质相互作用的物理过程还有待进一步的研究。对M87周围射电遗迹的年龄研究,不仅能帮我们理解AGN的形态形成,而且能为我们深入研究黑洞物理,吸积盘和喷流,以及AGN反馈提供帮助。AGN M87具有质量大距离近的特点,其多波段的观测数据非常丰富,如同太阳为我们提供了天然的研究恒星的实验室,M87为我们理解活动星系核的物理过程提供了极佳的机会。关于M87射电遗迹的年龄,前人已经做了很多研究,但都是比较粗糙的估计了某一大尺度范围内的平均年龄,并没有对M87周围5kpc尺度范围内的年龄做详细的研究。本论文通过对M87的射电辐射进行数据分析和使用宽频段能谱分析工具BRATS对M87周围5kpc尺度的射电遗迹作了详细研究与分析,逐像素的得到了每个区域的年龄。本论文第一章简要介绍了不同种类的AGN,并着重介绍了射电星系的组成、辐射机制以及周围的环境,同时我们也介绍了谱年龄的三种模型。在第二章中,为了研究活动星系核M87周围射电遗迹的年龄问题,我们做了如下工作。首先,我们主要分析了EVLA在2013-2014年的观测数据,频率覆盖S(2-4GHz)波段。得到了不同阵型配置合成的射电流量强度图,并对不同频率窗口分别进行了成图,为下一步谱年龄分析做准备。最后,利用不同频率的图像,我们使用2013年由Jeremy Harwood开发的程序包(BRATS)对M87进行了详细的谱年龄分析,通过使用不同的谱年龄模型,我们得到了M87周围射电遗迹不同区域的谱年龄。第三章对结果进行了深入的讨论。首先,通过使用不同的谱年龄模型,我们得到的M87周围射电遗迹不同区域的年龄。其中KP、JP、Tribble模型在磁场为5.5n T下得到了射电遗迹的最大拟合年龄分别为2.11-0+0..4793Myr、2.34-0+0..3326Myr、2.70-0+0..4443Myr。其次,我们发现右侧射电瓣的最大拟合年龄为1.89Myr,左侧射电瓣的最大拟合年龄为2.34Myr。拟合结果表明,左侧射电瓣的年龄从上到下不断增加,这个结果与单侧喷流从左向右进动的假设不一致。实际上,拟合结果更倾向于左右两侧射电瓣是由双极喷流产生的。最后,Tribble模型假设的不均匀磁场更接近于实际情况,可能会产生更好的谱年龄结果。在这项工作中,KP模型拟合的平均卡方(~2red)值比JP和Tribble模型的高,这可能是由于KP模型对电子分布和磁场的假设过于简化所致。而且,KP模型与其他模型相比,得到的年龄具有更大的不确定度。因此,JP和Tribble模型更适合进行谱年龄研究。在第四章中,对本工作做了简要的总结,并对该领域未来的工作做了简要的展望。
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