上海天文台在黑洞活动性基本面研究上取得新进展

[ 录入者:zhangms | 时间:2017-03-02 09:33:54 | 作者:左文文 | 来源:上海天文台网站 | 浏览:716次 ]

活动星系核和黑洞X射线双星是高能天体物理的重要研究方向。人们发现,它们的黑洞质量MBH、X射线波段的光度Lx、射电(无线电)波段的光度LR之间在对数空间里存在非常简单的线性相关(参看下图1)。这个相关关系被称为黑洞活动性的基本面(Fundamental Plane)关系,对研究活动星系核反馈、喷流的形成机制等等具有重要意义。 

跟人类一样,黑洞需要通过进食来获得发光发热的能量,并提供相对论性喷发的喷流所需要的能量。有趣的是,近邻宇宙的大部分星系的中央黑洞均处于“严重饥饿”(无法吃到足够多的气体)状态,因此这些星系的核区非常不活跃,属于所谓的“很乖很安静”的宁静活动星系核。在黑洞活动性基本面研究中,一个重要的问题是,宁静活动星系核的基本面关系跟其他更活跃的活动星系核相同还是不同。来自上海天文台的副研究员谢富国(青促会成员)及袁峰研究员最近通过统计研究,在宁静活动星系核基本面研究上取得新进展。他们对上述重要问题做出了回答:宁静活动星系核的射电/X射线相关关系与一般的活动星系核显著不同。他们进一步提出需要基于新的参数空间来研究基本面关系。目前该研究成果已正式发表在2017年2月份的《天体物理学报》(The Astrophysical Journal)。

图1:活动星系核的黑洞活动性基本面关系图。

据谢富国副研究员介绍,该研究基于目前最大的宁静活动星系核样本,该样本包含75个宁静活动星系核的观测数据。“通过蒙特卡洛模拟方法,结合先验的贝叶斯分析方法,我们在更大的样本上确认了前人的工作结果,即跟一般的活动星系核不同,宁静的活动星系核处在一个新的更陡的射电/X射线相关关系上(参看图1)。” 

“据此,我们认为,如果要更物理地研究基准面关系,需要基于新的空间,也就是要考虑黑洞质量所带来的尺寸大小对黑洞发光本领光度的影响。”谢富国进一步表示,这种新的参数空间将有利于细分/区分不同吸积模式(往往对应于不同的相对光度),进而确定不同吸积模式下的基准面关系。 

宁静活动星系核符合一个更陡的射电/X射线相关关系,其背后的原因是什么呢?对此,袁峰研究员解释说:“射电/X射线流量相关关系是否会发生拐折,以及在多大光度下发生拐折,在理论上有重要的价值,它们将有助于理解宁静活动星系核的X射线辐射的起源问题。理论表明,在如此低光度下,相关关系变陡,从理论上来看,这表明宁静活动星系核的X射线辐射将主要来自喷流,而不是通常认为的热吸积流。” 

科研文章链接:  

http://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aa5b90 

科学联系人: 

谢富国,中国科学院上海天文台,fgxie@shao.ac.cn 

袁峰,中国科学院上海天文台,fyuan@shao.ac.cn   

新闻联系人: 

左文文,中国科学院上海天文台,wenwenzuo@shao.ac.cn

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