活动星系核中的尘埃

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尘埃是活动星系核(AGNs)统一模型的基石,该模型认为活动星系核在物理本质上是同一类天体,活动星系核外围绕一个光学厚尘埃环,不同类型的活动星系核实质上是同一类天体,只是因为观测者的视线方向不同而已。呈现不同观测特征的活动星系核是由于观测者相对于活动星系核对称轴的取向不同:Ⅰ型活动星系核(Type1AGNs)是经“正向”观测,不受尘埃环的遮挡,能直接观测到核区;而对Ⅱ型活动星系核来说,由于“侧向”观测,视线被尘埃环阻挡,所以探测不到宽线区、核区。尘埃环在统一模型中起着至关重要的作用,对尘埃的性质理解对于认识活动星系核本身是十分重要的。但是,目前我们对活动星系核核周尘埃的了解甚少。观测表明,活动星系核中尘埃的组成成分及尺寸与银河系星际尘埃有很大的区别,比如说活动星系核的消光曲线比银河系星际消光曲线来得更平坦甚至呈灰色;2175消光驼峰几乎不见于活动星系核;在Ⅰ型活动星系核和Ⅱ型活动星系核中观测到的异常硅酸盐发射和吸收光谱特征。在本篇论文中,我们将活动星系核中的尘埃与银河系以及其他星系中的尘埃进行比较,从二者的尘埃消光、红外发射光谱特征、紫外/红外光谱特性以及可能的化学组成、尺寸和形态进行对比。进而将目前我们对活动星系核核周尘埃的消光、远红外发射特性和可能的尘埃化学组合尺寸分布的认识进行了总结。我们的主要结果如下:1.目前,活动星系核的消光曲线大部分来自于对复合类星体光谱的研究,或来自于对单个红化的活动星系核的研究,但结果截然不同。前者显示出偏“灰”的消光曲线,表明活动星系核围绕核心的尘埃的尺寸偏向于大尘粒;后者却显示出一个随λ-1陡峭上升的类似SMC的消光曲线,表明核附近的尘埃主要是小尘粒。2.活动星系核中几乎没有2175消光驼峰,其载体可能被来自“中央引擎”的高能光子摧毁;存在3.4μm吸收特征,但是其真正载体尚未确认;活动星系核的硅酸盐18μm O-Si-O和9.7μm Si-O特征谱在峰值波长、宽度、强度和波段比值都很不一样。大部分Ⅱ型活动星系核具有9.7μm硅酸盐吸收谱带,而Ⅰ型活动星系核中显示出硅酸盐发射特征;没有3.3、6.2、7.7、8.6和11.3μm PAH发射特征,普遍认为是由于PAHs分子被活动星系核中的极端紫外光子和软X射线光子摧毁;没有冰吸收特征,因为活动星系核尘埃环中的尘埃温度过高很难有冰幔存在。3.为了解释观测到的活动星系核红外发射光谱能量分布(被活动星系核光照加热的尘埃辐射出的能量),人们提出了许多尘埃模型。这些尘埃模型约束了尘埃的尺寸分布、大小以及几何结构。我们对3个活动星系核样本(3C273、NGC3998和NGC7213)的红外光谱进行拟合,得出了活动星系核中的硅酸盐尘埃尺寸应该是>1μm的结论,这比银河系弥散星际介质中的尘埃的典型尺寸(~0.1μm)要大得多。
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