活动星系核中等宽度发射线研究

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尘埃环是活动星系核统一模型的关键结构成分。然而,人们对尘埃环的研究主要局限在尘埃的红外热辐射上,而对尘埃环中的气体辐射了解很少。在统一模型的框架下,尘埃环处的气体在电离连续谱的照射下,通过光致电离过程可以产生丰富的紫外、光学发射线。发射线的宽度(FWHM~2000 km s-1)介于宽发射线(broad emission lines,缩写BELs)和窄发射线(narrow emissionlines,缩写NELs)之间。我们称之为中等宽度发射线(intermediate-widthemission lines,缩写IELs)。本文在前人对IEL研究的基础之上,展开以下系列工作。  IEL研究的最大困难在于谱线轮廓分解的不确定性。我们借鉴日冕仪原理,在一个部分遮蔽类星体OI287中,利用尘埃环作为天然“日冕仪”将紫外波段BEL严重消光,从而探测到显著的IEL。在维里化假设下,我们发现中等宽度发射线区(intermediate-width emission line region,缩写IELR)到中心黑洞的距离(~1.3 pc)与尘埃环内半径基本吻合。光致电离模型计算表明,IELR气体的密度(~108.8-109.4 cm-3),与通常尘埃环内表面处的密度基本一致。这些结果表明IEL很可能是产生于尘埃环内表面被中心电离源照射的气体。类似OI287的天体可以在半遮蔽类星体中大量发现。这说明IEL是可以广泛存在的,并为IEL的深入研究奠定了观测基础。  IEL提供了诊断尘埃环处气体物理性质新的途径。在类星体SDSS J2324-0946的光谱中,一个线宽FWHM≈2000km s-1的IEL成分同时出现允许线Lyαλ1216、CⅣλ1549、半禁线CⅢ]λ1909、以及禁线[OⅢ]λλ4959,5007中。借助光致电离模型计算,我们估计这个类星体尘埃环处发射气体的物理性质,如氢的密度nH~106.2-6.3 cm-3、距离中心电离源的距离RIELR~35-50 pc、覆盖因子CF~6%、以及~4%倍小麦云的尘气比。IEL拓宽了人们了解尘埃环的手段,与传统红外SED拟合方法相比,可以获取更多关于尘埃环的物理特性。  利用HST和SDSS等光谱数据,我们在低红移构建了同时有静止系紫外和光学光谱的Ⅰ型活动星系核样本。对该样本的分析结果显示,在维里化假设下,IELR到中心黑洞的距离与尘埃环内半径在统计意义上基本一致。这表明尘埃环的内表面是产生IEL的主要位置。根据这个结果,我们进而得到利用IEL测量黑洞质量的公式。由于IEL可以在Lyα和CⅣ等紫外发射线中得到,这种方法对于在高红移宇宙测量黑洞质量尤为重要。此外,IEL影响使用BEL线宽对黑洞质量的测最。将IEL从发射线中扣除可以显著改善利用BEL线宽测量黑洞质量的精度。
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