伽马射线选耀变体喷流和光变的研究

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	伽马射线选耀变体喷流和光变的研究
其他题名	Jet and Variability from Blazar Detected by Fermi LAT
	熊定荣
学位类型	博士
导师	张雄
	2016-07-01
学位授予单位	中国科学院大学
学位授予地点	北京
培养单位	中国科学院云南天文台
学位专业	天体物理
关键词	伽马射线耀变体喷流光变
摘要	自从费米大面积望远镜（\textit{Fermi LAT}）上天后，我们进入了一个研究耀变体的新时期，许多不同波段的望远镜也对这些具有伽马射线辐射的耀变体进行了观测，这使得我们对耀变体的本质，高能伽马射线的起源，吸积的模式，喷流的成分、产生、传播、加速等问题有了进一步的认识。本学位论文主要研究的问题为：喷流功率和黑洞质量及吸积盘之间的关系，伽马射线选耀变体的基本特性，耀变体序列，耀变体的光学光变。第一章综述了活动星系核，耀变体，费米伽马射线空间望远镜，伽马射线选耀变体，相对论性喷流，喷流和吸积之间关系，耀变体序列和光变的背景和意义，第二章到第五章是自己的研究工作。第二章对一个大的费米耀变体样本进行了分析，获得了内禀伽马射线光度（排除聚束效应的影响）、黑洞质量、喷流功率、宽线区光度（表征盘光度）、体洛伦兹因子，并且研究了这些量的统计分布和它们之间的相关性，得到的主要结论为：（1）排除了聚束效应对伽马射线的影响后，内禀的伽马射线和宽线区光度之间有显著的相关，内禀的伽马射线光度和黑洞质量及爱丁顿比之间都有显著相关性，我们的结果确认了蝎虎天体（BL Lacs）和平谱射电类星体（FSRQs）的区分线为$L_{\rm BLR}/L_{\rm Edd}\sim10^{-3}$，对应$\dot{M}/\dot{M}_{\rm Edd}=0.1$；（2）喷流功率和宽线区光度之间显著相关，这个结果支持喷流功率和吸积之间紧密相关；喷流的功率和黑洞质量及爱丁顿比都显著相关；得到${\rm log}L_{\rm BLR}\sim(0.98\pm0.07){\rm log}P_{\rm jet}$，这个结果和理论预测的结果一致；（3）几乎所有BL Lacs的喷流功率都比盘光度大，而大部分FSRQs的喷流功率都比盘光度小；喷流主导（$\frac{P_{\rm jet}}{L_{\rm disk}}$）主要是和热光度反相关。第三章通过对费米（FBs）和非费米样本（NFBs）的统计分析，发现它们之间红移、黑洞质量、喷流功率、宽线区光度、射电核光度除以绝对$V$星等（$R_{\rm v}$）的分布显著不同，但是核主导参数（$R_{\rm c}$）和爱丁顿比的分布没有显著不同。和NFBs比较，FBs有更大的平均喷流功率、$R_{\rm c}$、$R_{\rm v}$，但是有更小红移、黑洞质量、宽线区光度，这些结果支持FBs和NFBs之间的不同主要是和聚束效应有关，并且FBs更可能有强大的喷流。对于FBs和NFBs，喷流功率和吸积率及黑洞质量之间都有显著相关性，对于FBs来说，黑洞质量对喷流功率没有显著的影响，对于NFBs来说，吸积率和黑洞质量都对喷流功率有显著的影响。第四章对耀变体序列（同步峰频率$\nu_{\rm peak}$对同步峰光度$L_{\rm peak}$）进行了研究，研究的结果表明$\nu_{\rm peak}$ 和$L_{\rm peak}$之间有显著的反相关性，然而对光度和频率进行聚束改正后，这个反相关性消失了。利用延展的射电光度估算了喷流的功率，并且得到喷流的功率和聚束改正的同步峰频率$\nu^{'}_{\rm peak}$之间具有显著的反相关性，这个结果支持了耀变体的序列和统一模型（一个替换的关系是喷流的功率对伽马射线光子谱指数）。第五章对蝎虎天体（BL Lac）Mrk 501的光学光变进行了研究。从2010年到2015年，利用云南天文台的1米光学望远镜对Mrk 501进行了长期的监测，对于Mrk 501来说，强寄主星系的成分会影响测光的结果，在扣除了寄主星系的影响后，Mrk 501的光学流量和色指数都探测到微光变（或日光变）和长时标光变，$V$、$R$、$I$波段的平均光变幅度分别为22.05\%、22.25\%、23.82\%，微光变的周期为14.87\%，最小的光变时标为106分钟，$V$和$I$波段之间没有发现显著的时延。从短到长时标，Mrk 501显示了色指数的变化，从短到中时标，Mrk 501显示了变亮变蓝（BWB）的趋势，这个结果支持了喷流的基波模型，对于长时标，Mrk 501在不同的态下有不同的BWB趋势。
其他摘要	Since the launch of the Fermi Large Area Telescope (\textit{LAT}), we have entered in a new era of blazars research. The blazars detected by \emph{Fermi LAT} have also been observed by many different wavelengths of telescopes. These observations promote our understanding about nature of blazars, origin of high energy gamma-ray, accretion modes, and composition, generation, transmission and acceleration of jet. In this dissertation, the main research contents are following: relationships among jet power, black hole mass and accretion disk, basic properties of Fermi blazars, blazar sequence and optical variability of blazar. The background and meaning of active galactic nuclei (AGN), blazar, Fermi satellite, blazar detected by \emph{Fermi LAT}, relativistic jet, relations between jet and accretion, blazar sequence and variability are reviewed in Chapter 1. My own research works are presented in Chapters 2-5. In Chapter 2, we have analyzed a large sample of clean blazars detected by \textit{Fermi LAT}. Using literature and calculation, we obtained intrinsic $\gamma$-ray luminosity excluding beaming effect, black hole mass, broad-line luminosity (used as a proxy for disk luminosity), jet kinetic power from ``cavity'' power and bulk Lorentz factor for parsec-scale radio emission, and studied the distributions of these parameters and relations between them. Our main results are as follows. (i) After excluding beaming effect, intrinsic $\gamma$-ray luminosity with broad line luminosity, black hole mass and Eddington ratio have significant correlations. Our results confirm the physical distinction between BL Lacs and FSRQs. (ii) The correlation between broad line luminosity and jet power is significant which supports that jet power has a close link with accretion. Jet power depends on both the Eddington ratio and black hole mass. We also obtain ${\rm log}L_{\rm BLR}\sim(0.98\pm0.07){\rm log} P_{\rm jet}$ for all blazars, which is consistent with the theoretical predicted coefficient. (iii) For almost all BL Lacs, $P_{\rm jet}>L_{\rm disk}$; for most of FSRQs, $P_{\rm jet}
学科领域	天文学 ; 星系与宇宙学
学科门类	理学 ; 理学::天文学
页数	0
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/25363
专题	南方基地
作者单位	中国科学院云南天文台
第一作者单位	中国科学院云南天文台
推荐引用方式 GB/T 7714	熊定荣. 伽马射线选耀变体喷流和光变的研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2016.

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伽马射线选耀变体喷流和光变的研究.pdf（6271KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文