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摘 要：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；2175A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。为了解释观测到的活动星系核红外发射光谱能量分布，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。
关键词：活动星系核；消光驼峰；光谱能量；尘埃模型
一、引言
活动星系核（active galactic nuclei，简写为AGN）是一类中央核区活动性很强的河外星系，它包括塞弗特星系、类星体、射电星系、低电离核发射区（LINER）、蝎虎座BL天体、光变激变星系以及窄线X射线星系等，它是天体物理学研究的热门课题之一。观测证实其射电和高频辐射之间存在明显的各向异性，这就意味着活动星系核的分类以及观测特征很大程度上依赖于观测的取向。随着活动星系核观测的发展，学者们试图用统一模型来对其进行解释。Antouncci和Miller提出了统一模型理论，他们认为呈现不同观测特征的活动星系核在物理本质上属于同一类天体，活动星系核外围环绕着一个光学厚尘埃环（optically thick dust torus），不同类型的活动星系核只是因观测者视线相对于活动星系核对称轴的取向不同而已。Ⅰ型活动星系核（Type 1 AGNs）是观测者沿着尘埃环轴的方向看去，因而能看到核区、宽线区和窄线区；Ⅱ型活动星系核（Type 2 AGNs）是观测者沿着尘埃环方向看去，由于核区和宽线区被尘埃环挡住，因而只能看到窄线和很弱的核区辐射。统一模型试图用尽可能少的参数来解释活动星系核，它假定了活动星系核本质上并非如观测到的那样存在差异性和多样性。
二、活动星系核中尘埃的模型
活动星系核中尘埃的模型主要可以分为两类：
1.活动星系核的统一模型认为，从活动星系核中心发出的高能电磁辐射会加热宽线区外的尘埃，从而使尘埃在红外波段发生热辐射
对活动星系核中红外波段光谱的研究对于验证统一模型，明确尘埃的分布、尘埃环的结构以及对活动星系核的分类等都有十分重要的意义。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，如：Pier和Krolik提出的均匀密度的环形圈（柱状）模型，该模型的尘埃在环中连续分布且密度均匀，并且其对来自活动星系核中心源的辐射呈光学厚，其紫外消光超过1000星等。但是该模型不能用以解释某些Ⅱ型活动星系核中的硅酸盐发射谱以及Ⅰ型活动星系核中硅酸盐发射中心区域较平缓且峰值向长波移动的现象；Laor和Drain提出的几千pc光学厚平行平面板模型，该模型是在对NGC1068空间分辨的图像研究的过程中发现的，他们认为尘埃的发射不仅仅限于环中，天体在中红外的发射可以延展到很大的尺度。
2.硅酸盐尘埃模型
硅酸盐尘粒是银河系和其他星系星际介质的主要成分之一。研究表明硅酸盐的发射与尘埃的温度，几何形状，及其密度分布密切相关。我们从文献和Spitzer数据库中收集了大量不同类型的活动星系核Spitzer红外光谱，这些活动星系核的9.7μm硅酸盐发射和吸收特征具有不同的特征强度、峰值波长和宽度。利用不同组测量出的宇宙尘埃模拟介电函数建立了一个包含不同颗粒成分和尺寸（从a=0.1μm上至10μm）的尘埃样本库（opacity library）。
依据Laor和Draine的“平行平面板”模型的辐射转移法和“样本库”对3个活动星系核样本（3C 273、NGC 3998和NGC 7213）的红外光谱进行拟合，以此从最佳拟合结果中得到尘埃的组成和尺寸的性质。这3个活动星系核的18μm 特征谱与银河系硅酸盐光谱不同，尤其是3C 273 和NGC 7213有着很强的红波尾翼和18μm O-Si-O弯曲带。我们考虑了不同的尘埃种类及尘埃尺寸，利用MIE散射理论计算出尘埃的吸收截面以及尘埃的热平衡温度，从而计算出了活动星系核中尘埃的发射光谱。把各种尘埃种类及其不同尺寸对应的温度反复测试进而得出了最佳拟合结果。
三、结论
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（3C 273、NGC 3998和NGC 7213）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。
参考文献：
[1]Pier E A， Krolik J H. Infrared spectra of obscuring dust tori around active galactic nuclei. I-Calculational method and basic trends [J]. The Astrophysical Journal， 1992， 401： 99-109.
[2]Laor A， Draine B T. Spectroscopic constraints on the properties of dust in active galactic nuclei [J]. Astrophysical Journal， 1993， 402（2）： 441-468.
[3]Spoon H W W， Keane J V， Tielens A G G M， et al. Ice features in the mid-IR spectra of galactic nuclei [J]. Astronomy and Astrophysics， 2002， 385（3）： 1022-1041.
（作者单位：成都理工大学地球物理学院）
关键词：活动星系核；消光驼峰；光谱能量；尘埃模型
一、引言
活动星系核（active galactic nuclei，简写为AGN）是一类中央核区活动性很强的河外星系，它包括塞弗特星系、类星体、射电星系、低电离核发射区（LINER）、蝎虎座BL天体、光变激变星系以及窄线X射线星系等，它是天体物理学研究的热门课题之一。观测证实其射电和高频辐射之间存在明显的各向异性，这就意味着活动星系核的分类以及观测特征很大程度上依赖于观测的取向。随着活动星系核观测的发展，学者们试图用统一模型来对其进行解释。Antouncci和Miller提出了统一模型理论，他们认为呈现不同观测特征的活动星系核在物理本质上属于同一类天体，活动星系核外围环绕着一个光学厚尘埃环（optically thick dust torus），不同类型的活动星系核只是因观测者视线相对于活动星系核对称轴的取向不同而已。Ⅰ型活动星系核（Type 1 AGNs）是观测者沿着尘埃环轴的方向看去，因而能看到核区、宽线区和窄线区；Ⅱ型活动星系核（Type 2 AGNs）是观测者沿着尘埃环方向看去，由于核区和宽线区被尘埃环挡住，因而只能看到窄线和很弱的核区辐射。统一模型试图用尽可能少的参数来解释活动星系核，它假定了活动星系核本质上并非如观测到的那样存在差异性和多样性。
二、活动星系核中尘埃的模型
活动星系核中尘埃的模型主要可以分为两类：
1.活动星系核的统一模型认为，从活动星系核中心发出的高能电磁辐射会加热宽线区外的尘埃，从而使尘埃在红外波段发生热辐射
对活动星系核中红外波段光谱的研究对于验证统一模型，明确尘埃的分布、尘埃环的结构以及对活动星系核的分类等都有十分重要的意义。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，如：Pier和Krolik提出的均匀密度的环形圈（柱状）模型，该模型的尘埃在环中连续分布且密度均匀，并且其对来自活动星系核中心源的辐射呈光学厚，其紫外消光超过1000星等。但是该模型不能用以解释某些Ⅱ型活动星系核中的硅酸盐发射谱以及Ⅰ型活动星系核中硅酸盐发射中心区域较平缓且峰值向长波移动的现象；Laor和Drain提出的几千pc光学厚平行平面板模型，该模型是在对NGC1068空间分辨的图像研究的过程中发现的，他们认为尘埃的发射不仅仅限于环中，天体在中红外的发射可以延展到很大的尺度。
2.硅酸盐尘埃模型
硅酸盐尘粒是银河系和其他星系星际介质的主要成分之一。研究表明硅酸盐的发射与尘埃的温度，几何形状，及其密度分布密切相关。我们从文献和Spitzer数据库中收集了大量不同类型的活动星系核Spitzer红外光谱，这些活动星系核的9.7μm硅酸盐发射和吸收特征具有不同的特征强度、峰值波长和宽度。利用不同组测量出的宇宙尘埃模拟介电函数建立了一个包含不同颗粒成分和尺寸（从a=0.1μm上至10μm）的尘埃样本库（opacity library）。
依据Laor和Draine的“平行平面板”模型的辐射转移法和“样本库”对3个活动星系核样本（3C 273、NGC 3998和NGC 7213）的红外光谱进行拟合，以此从最佳拟合结果中得到尘埃的组成和尺寸的性质。这3个活动星系核的18μm 特征谱与银河系硅酸盐光谱不同，尤其是3C 273 和NGC 7213有着很强的红波尾翼和18μm O-Si-O弯曲带。我们考虑了不同的尘埃种类及尘埃尺寸，利用MIE散射理论计算出尘埃的吸收截面以及尘埃的热平衡温度，从而计算出了活动星系核中尘埃的发射光谱。把各种尘埃种类及其不同尺寸对应的温度反复测试进而得出了最佳拟合结果。
三、结论
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（3C 273、NGC 3998和NGC 7213）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。
参考文献：
[1]Pier E A， Krolik J H. Infrared spectra of obscuring dust tori around active galactic nuclei. I-Calculational method and basic trends [J]. The Astrophysical Journal， 1992， 401： 99-109.
[2]Laor A， Draine B T. Spectroscopic constraints on the properties of dust in active galactic nuclei [J]. Astrophysical Journal， 1993， 402（2）： 441-468.
[3]Spoon H W W， Keane J V， Tielens A G G M， et al. Ice features in the mid-IR spectra of galactic nuclei [J]. Astronomy and Astrophysics， 2002， 385（3）： 1022-1041.
（作者单位：成都理工大学地球物理学院）