當(dāng)前位置:首頁(yè)>科技> 光譜能量分布不受其亮度的影響,類星體既定理論受到質(zhì)疑
發(fā)布時(shí)間:2025-10-22閱讀( 15)
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類星體是一種非常特殊的天體,它們的外觀很像普通的恒星,但是它們的亮度卻非常高,甚至超過(guò)了整個(gè)星系的光芒。類星體的能量來(lái)源于一個(gè)位于星系中心的超大質(zhì)量黑洞,黑洞周圍有一層旋轉(zhuǎn)的氣體盤,這些氣體在被黑洞吞噬之前會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的輻射,形成了類星體的光芒。類星體是宇宙中最強(qiáng)大的能量源之一,它們可以在極遠(yuǎn)的距離被我們觀測(cè)到,因此也可以作為探索宇宙早期歷史和演化的重要工具。
類星體的光譜能量分布(SED)是指類星體在不同波長(zhǎng)或頻率下發(fā)出的輻射強(qiáng)度。類星體的SED可以反映出類星體的物理性質(zhì),比如黑洞質(zhì)量、自轉(zhuǎn)、吸積率、氣體盤結(jié)構(gòu)、溫度、化學(xué)成分等。類星體的SED也可以受到其他因素的影響,比如觀測(cè)角度、紅移、星際和星間介質(zhì)的吸收和散射等。因此,研究類星體的SED對(duì)于理解類星體本身和它們所處環(huán)境都有重要意義。 類星體的SED可以分為幾個(gè)不同的波段,從低頻到高頻依次為無(wú)線電波、紅外線、可見光、紫外線、極紫外線(EUV)、軟X射線和硬X射線。不同波段的輻射可能來(lái)自不同的物理過(guò)程和區(qū)域,比如無(wú)線電波可能來(lái)自黑洞附近噴出的相對(duì)論性噴流,紅外線可能來(lái)自氣體盤外圍的塵埃環(huán),可見光和紫外線可能來(lái)自氣體盤內(nèi)部輻射最強(qiáng)烈的區(qū)域,極紫外線和軟X射線可能來(lái)自氣體盤靠近黑洞視界附近的區(qū)域,硬X射線可能來(lái)自氣體盤上方或下方形成的高溫冕。
類星體SED與連續(xù)光譜亮度和發(fā)射線強(qiáng)度之間存在著一些有趣而復(fù)雜的關(guān)系。其中一個(gè)著名的現(xiàn)象是所謂的Baldwin效應(yīng),即類星體在可見光和紫外線波段發(fā)出的發(fā)射線等價(jià)寬度與連續(xù)光譜亮度呈負(fù)相關(guān),也就是說(shuō)更亮的類星體發(fā)出更弱的發(fā)射線。這個(gè)現(xiàn)象在1977年由Baldwin等人首次發(fā)現(xiàn),至今仍沒有一個(gè)完全令人滿意的解釋。 一個(gè)常見的假設(shè)是更亮的類星體在極紫外線波段有更軟(即更紅)的SED,這樣就會(huì)導(dǎo)致發(fā)射線形成區(qū)域的電離度降低,從而減弱發(fā)射線的強(qiáng)度。這個(gè)假設(shè)有一些觀測(cè)上的支持,比如一些研究發(fā)現(xiàn)類星體的極紫外線SED與連續(xù)光譜亮度呈負(fù)相關(guān),也就是說(shuō)更亮的類星體在極紫外線波段發(fā)出更少的輻射。 為了重新檢驗(yàn)類星體的極紫外線SED與連續(xù)光譜亮度之間的關(guān)系,以及這個(gè)關(guān)系與Baldwin效應(yīng)之間的聯(lián)系,中科大的兩位研究人員利用了SDSS、GALEX、Herschel、AKARI和Planck等多個(gè)天文觀測(cè)項(xiàng)目提供的數(shù)據(jù),構(gòu)建了一個(gè)包含了大約10萬(wàn)個(gè)類星體的樣本,覆蓋了從可見光到極紫外線的波段。 研究人員首先發(fā)現(xiàn)了一個(gè)嚴(yán)重的觀測(cè)偏差,即在可見光波段更亮的類星體更容易被GALEX探測(cè)到,這會(huì)導(dǎo)致對(duì)類星體極紫外線SED與連續(xù)光譜亮度之間關(guān)系的誤判。他們通過(guò)一種統(tǒng)計(jì)方法消除了這個(gè)偏差的影響,得到了一個(gè)更真實(shí)和可靠的結(jié)果。 研究人員發(fā)現(xiàn),在連續(xù)光譜亮度大于10^45erg/s(相當(dāng)于太陽(yáng)亮度的10億倍)時(shí),類星體在紫外線波段的平均SED幾乎不隨連續(xù)光譜亮度變化,這與標(biāo)準(zhǔn)的薄盤模型的預(yù)測(cè)和Baldwin效應(yīng)相矛盾。他們提出了一個(gè)可能的解釋,即類星體在紫外線波段的平均SED是由一個(gè)局部的原子過(guò)程決定的,而在較暗的類星體中,更強(qiáng)烈的盤內(nèi)湍*產(chǎn)生了更多的氣體云,從而導(dǎo)致了Baldwin效應(yīng)。
研究人員還通過(guò)對(duì)一部分較亮類星體樣本進(jìn)行分析,得到了一個(gè)考慮了星際和星間介質(zhì)吸收后的內(nèi)稟極紫外線SED,發(fā)現(xiàn)它比以往所有類星體復(fù)合光譜都要紅得多,這也突出了考慮樣本不完備性的重要性。有趣地是,他們得到的極紅色的平均極紫外線SED與基于發(fā)射線驅(qū)動(dòng)風(fēng)模型的理論預(yù)測(cè)相一致,再次支持了一個(gè)局部物理過(guò)程決定了類星體極紫外線SED的觀點(diǎn)。 |
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