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Blazar是一类特殊的活动星系核(ActiveGalacticNuclei),有宽波段的辐射以及很强很快速的光变。大多数Blazar有很强的高能辐射,其γ射线辐射在总的连续谱中占主导地位,高能光变时标也能短至数小时。通常认为Blazar的辐射绝大部分来源于相对论性运动的喷流(jet),喷流运动方向与观测者视线方向夹角很小,因而其辐射有很强的多普勒beaming效应。本文讨论了Blazar的高能辐射现象,包括其观测特征及理论模型,并研究了喷流和吸积盘的关联及Blazar高能辐射的反射模型。
在第一章,本文综述了活动星系核的基本性质。首先介绍了活动星系核的分类,然后是连续谱辐射及基本结构,最后分别讨论了射电宁静和射电亮活动星系核的统一模型,并介绍了最近和统一模型相关的一些进展。
在第二章,总结了Blazar高能辐射的观测特征,包括Blazar典型连续谱的形状,不同波段辐射的光变,不同波段光变曲线的相关性,以及几个典型Blazar的多波段观测。
在第三章,讨论了Blazar高能辐射的理论模型。首先介绍了喷流的基本性质及人们目前对喷流起源的理解,然后重点研究了喷流动能和吸积盘的关联。发现喷流相对于吸积盘的强度与吸积盘的爱丁顿比成反比,也即吸积盘处于低态时喷流强,处于高态时喷流弱。这个关系将有助于对喷流起源的理论研究。接着,分别介绍了BLLac天体和平谱射电类星体(FSRQ)的高能辐射机制,尤其是两种反射机制。最后,讨论了反射机制中的四个重要因素并回顾了前人对反射模型的研究。
在第四章,本文提出了更加完善的Blazar高能辐射的反射模型。计算了详细的反射过程,考虑了blob的运动、宽线区及blob的尺度对模型的影响。
首先比较了SSC(SynchrotronSelf-Compton)与两种反射机制ECRD(ExternalCompton-scatteringofReflectedDiskradiation)、ECRS(ExtemalCompton-scatteringofReflectedSynchrotronradiation)的相对强弱,发现ECRD和SSC机制占主导地位,但对于洛仑兹因子较大或者吸积盘辐射光度较低的源,ECRS机制的贡献也是比较重要的。本文也详细推导了ECRS机制的辐射过程,但准确计算含时的电子能量分布需要大量的计算时间,作者将在后续的工作中考虑这一点。然后,本文用包含SSC和ECRD机制的反射模型,成功解释了3C2791996年爆发的能谱及多波段光变曲线,计算中考虑了相对论性电子的注入及辐射能损,并数值求解了电子能量分布的连续性方程。研究结果表明,一次blob的抛射,在SSC和ECRD辐射机制的作用下,是可以产生观测到的爆发现象的。
在第五章,对本文的工作进行了总结,并展望了喷流及喷流辐射这一领域未来的研究方向。