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1、活动星系核（AGN）统一模型简述天体物理系 PB04203071 汪洋活动星系核是近来天体物理学中非常活跃的研究领域。因为活动星系核涉及到天体物理 中的最基本的问题，他在能量产生、辐射机制和宇宙论这些基本问题中占有关键的地位。通 过对活动星系核的研究，能够验证一些在实验室条件下无法产生的物理过程，验证一些重要 的物理规律。活动星系核的研究主要是源于对于特殊星系得研究。与普通星系相比，特殊星系表现出 不同寻常的特殊性质：包括形态上有致密的核区；核区有很高的光度，有强射电、红外和X 光辐射，且光度变化快，有较强的偏振；它们的光谱中会都有较宽的发射线，以及在通常情 况下很难出现的高激发、高电离的禁线
2、；在动力学特征上，特殊星系中在核区周围可以观察 到高速的、非圆周运动的天体。可以看到，特殊星系得特殊性主要的就集中在它的核区上。由于观测到的特殊星系有很多不同的形态（正是因为他们不同于通常星系，无法划分类 别，才将其归于特殊星系中），所以各种活动星系核之间有很大的差别。也正因为如此，对 这些星系核的分类以及建立模型是非常重要的。最理想的情况是，用一个模型就能个解释所 有的这些现象，这样显然就会对研究产生极大的帮助。而且统一的模型也符合物理规律的“简 单，普遍”的性质。而直到目前的研究，有一种理论能够很好的解释AGN的很多性状，这就是黑洞吸积盘 的模型。这个模型也迄今为止被认为是比较完美的一个模
3、型。这个理论的基本思想使：在这 些活动星系核的中心有一个巨大的黑洞，在黑洞周围围绕着星际尘埃形成巨大的吸积盘。这 正是活动星系和巨大能量的来源，高能射电、红外、X光辐射，以及光谱中的禁线等等，都 可以用黑洞吸积模型所产生的极端条件来解释。另一方面，活动星系核的活动周期，光度， 谱线的不同可以用吸积盘的遮蔽来解释，AGN的不同主要是由于观测上的原因。这就是黑洞吸积盘模型的一个示意图：Seyfert 1Narrow Line RegionfBroad Line RegionCentral Engine:Accretion Disk+Black Hole一个环状的吸积盘围绕在中央黑洞的周围。要了解活
4、动星系核的这个模型,首先应该先直到对于活动星系和分类以及他们的特性和 相互之间的不同，这样才能够对于怎样用统一模型去解释活动星系核有所理解。活动星系核可以分为以下几类：1. 塞弗特星系（Seyfert）。它的特点是：有一个小而亮的恒星状核，大多数没有旋臂，有明 显的喷射物；核的光谱有显示很宽而且是高激发态、高电离的气体发射线以及一些禁线， 这些都是在正常星系得光谱中看不到的。此外还有特点就是有强光度和很蓝的连续谱， 变化时标为几个月；观测到的辐射有强偏振，说明中心有强磁场观测表明，塞弗特星系开起来像一个漩涡星系，有一颗恒星重叠在中心。现在对于塞弗 特星系得定义为：用光谱认证为强的高电离的发射线
5、的星系。此外，塞弗特星系还可以分为I型和II型两种，主要区别是II型比I型的谱线少了一组 宽线。2. 类星体（Quasars）。类星体由光度最大的活动星系核组成，这是类星体的最初定义。它 与塞弗特星系得区分是在照片上的不可分性，即在巡天照片上，类星体的角直径很小。 正是由于这个原因，它看起来更像是一颗恒星，所以称为类星体。类星体在光谱上与塞 弗特星系有很大的相似，有强而宽的发射线，包括禁线。但是它的发射线有很大的红移， 有的甚至有好几重红移。这一点是对宇宙大爆炸学说的支持，所以现在对于类星体的研 究是一个非常热门的区域。3. 射电星系。射电星系有两类：宽线射电星系（BLRGs）和窄线射电星系（
6、NLRGs）。这 两种星系得射电强分别与I型和II型塞弗特星系相似。但他们与塞弗特星系有一个重要 差别是射电源看起来椭圆星系而不是漩涡星系。4. 低电离发射区（LINER）。是一个非常低光度的低电离线发射区。除了一些低电离线外， 它们类似于塞弗特II型星系。LINERs在一半以上漩涡星系中都可以检测出来，而且它 的光谱也可以由一些其它的天体现象得到，而不一定时AGN。5. 蝎虎座BL天体（BL Lac）。这类星体在连续谱区很平常，没有发射线也没有吸收线。它 的各个范围光学发射快速的变化周期，辐射流也有很大的偏振变化。6. 窄线X射线星系。实际上是光学谱遭到高度红化和被星际尘埃消光的塞弗特星系。
7、7. 还有一些其它的星系，推测与AGN有相关性，比如星暴星系。现在简单说明黑洞吸积盘理论是如何解释AGN的。首先，活动星系核的基本问题是作为辐射被检测到的能量是如何产生的。简单的说,AGN 的能源，利用黑洞吸积机制可以说明它们的观测特性。由于在黑洞视界附近，引力势能变大, 转化成光子的能量也高，构成高能光子辐射区。该区内的相互作用容易产生高能粒子，尤其 是电子。越靠近中心，所能产生的高能粒子能量 越大，从外向内产生的辐射由射电连续区，经由 光学连续区，然后是X射线区。其次，活动星系和在观测上的不同性也可以 用这个模型说明。如图：图上箭头标示的方向表示从该方向看去，所 观测到的是哪一类的AGN。
8、从最中心看去，产生的结果是蝎虎座天体， 这里中心的喷射以及高的速度向着观测这或远 离观测者运动，表现出极强的相对论效应，这是 这类天体强射电得出的观测结果。同时由于该方向没有任何吸积盘的物质阻挡，所以观测到的没有任何吸收或发射线，连续谱比较平常。但 是这个方向没有被阻挡，所以表象为极强的射电源。稍微偏一个角度之后，观测到的结果是类星体。同时塞弗特I区也在这个范围内。在如 图中一个窄角区域内没有星际尘埃的阻挡，但是存在星际分子云，这是谱线出现吸收线或发 射线的条件。同时这个方向的观测是与观察到这类AGN的高光度相符的。同时，星际分子 的存在可以解释宽谱线和一些禁线的出现。这是由于高密度的星际分子
9、使得一些在地上出现 概率很小的电子跃迁也能够出现，产生禁线。塞弗特星系和类星体谱线相似，正是由于他们 的观测方向相似。射电星系得观测方向比类似的型的塞弗特星系要偏离中心轴更多点的角度。由于这个方 向近于星系得侧面，所以在这个方向上看去，就看不到盘面上的漩涡星系形状，看到的是椭 圆型星系。如果从完全侧面看去，就是射电宁静体，这是由于吸积盘的强烈的屏蔽作用。总之，黑洞吸积盘模型是一个比较完善的AGN模型。以上的叙述只涉及到了一些概念 性的东西。当然，这个模型也有很多需要进一步完善的理论。通过进一步地改进模型，以及 对 AGN 的更多观测， AGN 会对天体物理的理论体系乃至整个物理学的一些理论产生更多 的影响。
活动星系核统一模型简述
