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Blazar 天体中喷流的物理性质

Blazar 天体中喷流的物理性质. 云南天文台 王建成. 报告内容. Blazar 天体及其喷流 新的观测结果和问题 研究课题. Blazar 天体. 具有相对论运动喷流的活动星系核，其喷流运动方向小角度指向观测者 。 表现出大幅快速光变、高偏振、强高能辐射、视超光速运动源等性质 。 包括 BL Lac 天体和平谱射电类星体（ FSRQs ） 具有宽波段的辐射能谱分布（ SED ），表现双峰结构. Blazar 天体的辐射主要来自喷流的贡献，即喷流中相对论电子的同步辐射和逆 Compton 辐射。

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Blazar 天体中喷流的物理性质

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Presentation Transcript

  1. Blazar天体中喷流的物理性质 云南天文台 王建成

  2. 报告内容 • Blazar天体及其喷流 • 新的观测结果和问题 • 研究课题

  3. Blazar天体 • 具有相对论运动喷流的活动星系核，其喷流运动方向小角度指向观测者。 • 表现出大幅快速光变、高偏振、强高能辐射、视超光速运动源等性质。 • 包括BL Lac天体和平谱射电类星体（FSRQs） • 具有宽波段的辐射能谱分布（SED），表现双峰结构

  4. Blazar天体的辐射主要来自喷流的贡献，即喷流中相对论电子的同步辐射和逆Compton辐射。Blazar天体的辐射主要来自喷流的贡献，即喷流中相对论电子的同步辐射和逆Compton辐射。 • 喷流的形成、结构和演化决定blazar天体的辐射性质和演化特征。

  5. 辐射成束 ， • 超光速运动 ， • 辐射增强 ，

  6. 新的观测结果和问题 • Blazar天体能谱序列 • 随一些物理参量减小，辐射能谱分布（SED）的峰值频率向高频移动，对应的天体从FSRQs向LBLs和HBLs过渡。

  7. 物理解释主要涉及喷流的激波耗散、相对论电子辐射冷却、功率大小和宽线区性质。物理解释主要涉及喷流的激波耗散、相对论电子辐射冷却、功率大小和宽线区性质。 • 问题：新统计样本发现谱序列不存在（Anton, S. & Browne, I.W.A. 2005, MNRAS, 356, 225；Galbiati, E. et al. 2005, A&A, 430,927）

  8. 很多低光度源的SED峰出现在低频波段 • 出现一些高峰值频率的亮blazar天体 • 怀疑blazar谱序列可能是一种选择效应 • 辐射能谱的峰频率可能有内部的物理限制

  9. 能谱序列的理论问题 • 相对论电子的能谱分布、喷流中的磁能密度、软光子场的能量密度决定辐射的能谱分布 • 相对论电子的能谱分布由加速、辐射损失、电子注入等过程决定

  10. Blazar谱序列统计上反映了电子能谱与辐射损失的关联，对于FSRQs天体，来自宽线区的光子能量密度主导电子的辐射损失；对于BL Lac天体，喷流中的磁场主导电子的辐射损失，决定电子能谱分布。 一些Blazar天体违反谱序列，是否凸现喷流中粒子加速或注入的重要特性？

  11. Blazar天体的大尺度（Kpc）喷流 • 出现很多结（Knot） • 不同波段结的空间轮廓（即亮度变化）不一致 • 结的X射线亮度沿喷流向外减小，而其射电亮度却增加 喷流中单一成分电子的辐射模型面临困难（该模型在喷流的小尺度适用）

  12. 大尺度喷流可能存在不同的电子成分和形成机制大尺度喷流可能存在不同的电子成分和形成机制 • 一些blazar天体的大尺度和小尺度喷流有相近的Doppler因子和功率 喷流没有受到严重的减速或耗散

  13. Blazar天体的小尺度喷流 • VLBI观测发现BL Lac天体中喷流的亮温度向外迅速下降，这种下降趋势比FSRQs和射电星系明显 为什么？是BL Lac天体喷流有较强的磁场使相对论电子快速损失能量，还是喷流张角迅速增大？

  14. VLBA的线偏振观测发现在小尺度上（pc尺度）Blazar天体的偏振度沿喷流向外增加，其中BL Lac天体具有较大的偏振、电矢量方向沿喷流方向，表明喷流是高磁化的流体，并存在稳定的结构和保持准直 是什么机制维持这种结构？

  15. TevBlazar天体为了避免Tev辐射的正负电子对吸收，要求喷流具有较大的整体运动（Γ>15），但VLBI没有观测到喷流的高速运动，VLBA也没有观测到喷流pc尺度内的快速减速和运动激波。TevBlazar天体为了避免Tev辐射的正负电子对吸收，要求喷流具有较大的整体运动（Γ>15），但VLBI没有观测到喷流的高速运动，VLBA也没有观测到喷流pc尺度内的快速减速和运动激波。 喷流可能存在横向速度分布 如何确定喷流的横向速度结构和张角？是什么原因导致喷流的横向速度结构？

  16. 喷流的形成和成分 • Blazar天体的喷流是以磁场主导（Poynting流）还是以物质主导（物质流）？ • 理论研究认为相对论喷流的形成与磁场的作用有关，磁场连接吸积盘和中心旋转黑洞，在黑洞附近产生Poynting流主导的喷流，该喷流在磁压驱动加速、携带物质等作用下，由Poynting流逐渐转变成运动能流的喷流（物质流）

  17. 观测方面，FRSQs宽线区和吸积盘的辐射很强，如果物质主导的相对论性喷流通过高密度辐射场，它应该以逆Compton散射过程产生软X射线，辐射能谱分布上表现出软X射线鼓包（bump），观测上没有发现，这表明喷流在宽线区内应该是Poynting流，物质主导的FRSQ喷流的形成和准直只能发生在宽线区外。观测方面，FRSQs宽线区和吸积盘的辐射很强，如果物质主导的相对论性喷流通过高密度辐射场，它应该以逆Compton散射过程产生软X射线，辐射能谱分布上表现出软X射线鼓包（bump），观测上没有发现，这表明喷流在宽线区内应该是Poynting流，物质主导的FRSQ喷流的形成和准直只能发生在宽线区外。

  18. 强激波不能在磁场主导的喷流中形成，如果FRSQs的强高能爆发由激波产生，该爆发只能发生在物质主导的喷流中。强激波不能在磁场主导的喷流中形成，如果FRSQs的强高能爆发由激波产生，该爆发只能发生在物质主导的喷流中。 • FRSQs的喷流可能存在从内部磁场主导向外部物质主导的演化过程 • BL Lac天体的喷流具有怎样的构成，是否存在Ponyting流向物质流的演化？

  19. 研究课题 • 喷流的结构 • 从观测资料上寻找FRSQs、LBLs、HBLs不同子类天体喷流的结构特征 • 构造具有横向速度结构的二维喷流辐射模型，研究喷流的张角、横向速度分布、磁场结构等物理参量对辐射的影响，寻找物理参量之间的关联。

  20. 喷流中的粒子加速 • 利用观测资料寻找加速率参量和辐射能谱参量之间的统计关联 • 分析Blazar天体不同子类的粒子加速率、辐射损失的特征形式 • 研究粒子加速与喷流能量耗散的关系

  21. 喷流的加速过程 • 研究Ponyting流耗散和喷流加速过程

  22. 考虑磁场位形、初始喷流质量、物质加载、磁重联等物理因素，求解MHD方程，研究喷流的加速过程。考虑磁场位形、初始喷流质量、物质加载、磁重联等物理因素，求解MHD方程，研究喷流的加速过程。 • 利用观测资料来限定不同的物理参量，统计上研究FSRQs、BL Lac天体不同子类（吸积率不同）与初始磁能、初始喷流质量和物质加载的关联。

  23. 谢谢！

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