论文部分内容阅读
尘埃环(torus)是活动星系核(AGN)统一模型的关键成分,它位于宽线区外侧,在不同视角下其对于吸积盘区域和宽线区不同程度的遮蔽造成我们观测到不同类型的活动星系核,如光学type-1/2活动星系核、X射线遮蔽/未遮蔽活动星系核等。torus吸收紫外、光学等短波光子后会使得物质被加热,而这部分能量最终会以再辐射的形式产生峰值位于20-70 μm的红外辐射。细致研究活动星系核的红外辐射不仅可以帮助我们理解torus的物质组成及分布,同时也是我们准确扣除活动星系核对于星系红外辐射的污染,从而通过星系红外光度测量恒星形成率不可或缺的一环。近年来,已经有诸多研究探讨了活动星系核在红外波段的能谱形状。但是在关于活动星系核对星系总体远红外辐射是否存在显著的贡献(即,活动星系核的红外能谱是否比较“冷”)这一问题上,仍然存在较大的争议。为了理解前人工作存在矛盾的原因,并得到更加准确的活动星系核本征红外能谱,我们细致研究了 42个红移小于0.5的PG类星体(Palomar-Green quasars)的IRS中红外光谱和高质量远红外测光数据。我们将降低分辨率后的IRS光谱与远红外测光点结合,构建了这些源6-500 μm的能谱。通过将一个参数空间覆盖广泛的活动星系核能谱模板库分别与三个常用星系能谱模板库(DH02、DH14和R09)进行线性组合,我们生成了一系列活动星系核-星系综合模板。利用这些模板,我们对这42个源的红外能谱进行了分解,并从最佳拟合结果中得到了每个源的本征活动星系核成分。我们对这些活动星系核成分进行了归一化处理并计算了其中位能谱。我们发现,选用不同的星系模板对于最终得到的中位能谱没有显著影响。我们所得到的这42个活动星系核的中位能谱在远红外波段(>100μm)的贡献与Mullaney et al.(2011)和Lyu et al.(2017)的结果基本一致,但是要显著地低于Symeonidis et al.(2016)(S16)的结果。这可能是由于S16单纯利用PAH(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon)线选取星系模板并不能准确确定星系成分所导致的。因为PAH线可能会受到9.7μm处宽Si吸收线的影响,因此,当星系模板不能很好地处理Si吸收线时(比如S16使用的DH02模板就没有包含Si的吸收),9-12μm处的拟合结果可能会与真实数据点存在显著的偏离,导致PAH流量的测量(进而星系模板的匹配)与真实情况存在系统性偏差。为了进一步研究这个问题,我们利用幂律连续谱加发射线分解的方法测量了真实IRS光谱的PAH流量。随后,我们利用三个星系模板得到的最佳拟合能谱结果经过重采样生成了模拟IRS光谱,用同样的方法测量了 PAH线流量并与真实值进行比较。我们发现,测量结果显著依赖于星系模板的选择。当使用R09模板时,测量真实光谱与模拟光谱得到的PAH强度非常一致,说明使用R09模板进行能谱拟合可以很好地还原出真实数据在9-12μm处的特征。但是,使用DH02以及DH14模板得到的模拟光谱PAH强度则系统性地偏离真实IRS光谱所得的结果,而这两个模板均未考虑Si吸收线的影响。这一结果表明S16利用DH02模板以及拟合PAH线的方法得到的能谱分解结果及活动星系核远红外能谱并不可信,而我们的方法则更为可靠并且不依赖于星系模板的选择。随后,我们研究了活动星系核能谱随光度的变化趋势。我们发现红外能谱随着光度的增加表现出了更冷(中红外辐射与远红外辐射之比更小)的谱型。一个可能的解释是,高光度活动星系核的torus其尘埃组分的平均升华温度可能更低,从而导致torus的整体温度更低。我们还选取了 202个来自Swift-BATX射线巡天的活动星系核,并通过研究这些源X射线吸收的强弱与中红外光谱中Si线所表征的尘埃消光之间的关联,来进一步揭示活动星系核遮蔽物质的性质和分布。我们搜集了这些源通过X射线光谱拟合得到的中性氢原子柱密度NH及14-195 keV光度、光学光谱分类和Hα光度,并通过分解它们的IRS光谱,得到了每个源的9.7 μm Si线强度。我们发现,有72个源的Si线表现为发射线,其余则表现为吸收线;type-1.9型及type-2活动星系核则几乎都表现为吸收。与先前Shi et al.(2006)的工作一样,我们也得到了一个Si线强度与NH值非常弥散的反相关关系。这些结果均与活动星系核统一模型的预期相符,即,type-2活动星系核在视线方向被torus遮蔽,从而导致了严重的X射线吸收以及Si吸收线的产生。我们还通过经验性公式,利用Si线强度推算出V波段消光Av,并与利用Shimizu et al.(2018)关系通过宽Hα线推导出的Av值进行了比较,发现二者没有显著的相关性。这一差异的可能是由torus是离散的,或者Shimizu et al.(2018)给出的关系并不紧致所导致。最后,我们通过将观测到的9.7μm Si线光深τSi与X射线吸收NH之间的关联与理论模型预言的关系进行比较来研究遮蔽物质的成分及分布。我们利用Fritz et al.(2006)连续torus模型及Nenkova et al.(2008a)离散torus模型分别在很宽的参数空间范围内生成的一系列理论能谱,计算了相应的τSi与NH。通过与观测结果进行比较,我们发现离散torus模型可以更好地还原出观测到的TSi与NH分布,而连续torus模型与观测分布之间则存在显著的偏离。这说明遮蔽物质更有可能是由一系列离散化的云团组成,而非Fritz et al.(2006)模型所假设的连续状结构。我们还发现,当NH>1022 cm-2时,绝大多数源在X射线波段的吸收程度要远远大于通过Si线光深所推算出来的尘埃所能贡献的吸收。这说明存在除了尘埃以外的气体对X射线贡献了额外的吸收,而这部分气体可能来自于宽线区云团或盘风。