中红外爆发源射电辐射性质和物理起源研究
发布时间：2022-01-25 11:54
潮汐瓦解事件（TDE）是黑洞研究中的一类高能暂现吸积现象,也是研究宁静星系中心超大质量黑洞的一种独特手段。它对于黑洞吸积的整个动态物理过程、相对论喷流以及星系核心气体和星际介质的研究也都非常重要。TDE能产生从高能伽马、X射线到紫外光学、红外、射电的全波段电磁辐射。目前已经探测到了几十例来自X射线、紫外光学的TDE,但是目前在射电波段的探测非常少,不超过十例,具体物理原因仍不清楚。中红外爆发是来自光学和紫外光子被尘埃吸收的再辐射,提供了研究尘埃遮蔽TDE的难得机会,开启了研究TDE的新窗口。同时,射电波段的观测能揭示中心能量的爆发机制,探测喷流和非相对论性外流,以及诊断黑洞周围气体和尘埃环境。本文基于射电干涉阵高分辨率、高灵敏度的观测性能优势,以及斯隆光学数字巡天丰富的星系样本数据库,对广域红外巡天中的多个中红外耀发样本进行射电探测研究。本文内容具体概括为以下几个章节:第一章简要介绍射电天文起源、超大质量黑洞研究以及射电辐射理论基础。首先介绍了几种寻找黑洞的方法,以及黑洞潮汐撕裂恒星理论,并分析了目前对黑洞潮汐撕裂事件研究的现状。简要描述了射电辐射机制,主要分“热”辐射和非热辐射。非热...
【文章来源】：安徽师范大学安徽省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超大质量黑洞潮汐撕裂瓦解恒星事件TDE的理论示意图
4射喷流的TDE的比例，在射电频率上已有探测的TDE数量还不足以弄清这些问题。2018年在两个正在并合的星系中发现了一个被尘埃遮蔽的TDEArp299-BAT1[24]，并首次在射电和红外波段看到了向外扩展、减速的喷流，描述了SMBH中喷流的形成和演化。这说明从射电和红外波段着手研究TDE喷流，及时跟踪观察对于探测其早期演变非常重要，但仍然缺乏统计上有意义的样本。图1-2WISE的四个工作波段的透过率示意图1对于尘埃遮蔽的TDE情况，红外和射电波段有很好的优势，因为该波段的电磁辐射受尘埃消光和红化的影响最校其中，广域红外巡天探测卫星（简称WISE2）是NASA在2009年发射的红外空间望远镜，可对全天进行多次重复扫描。它由W1、W2、W3、W4（波长中心分别为3.4、4.6、12、22m，角分辨率分别为6".1、6".4、6".5、12".0，如图1-2）这四个波段的滤波片组成，而前两个波段的分辨率可以与射电干涉阵列VLA的FIRST巡天精度相媲美，可以联合比较。同时，WISE是一颗极轨卫星，它的视场大小为47"，平均每一天能对于视场中的同一个源进行12次的重复观测，并且每六个月便能覆盖整个天区。在长达五年的观测中，NEOWISE用W1和W2两波段将全天扫描了近10次，而且平均每次对天区曝光超过12次，到目前为止，已经采集到95亿多个天体，涵盖了它们的坐标和测光数据等信息。因此，WISE/NEOWISE数据库是一个强大的红外时域天文资源，对宇宙中暂现源（例如TDE）的研究非常合适。本论文主要是利用WISE巡天数据库，从中挑些具有剧烈红外爆发的星系进行后续观测研究，主要集中研究它们的射电辐射性质，试图解决TDE能量“危机”、相对论性喷流产生机制、黑洞周围原初气体环境等TDE研究普1http://www.astro.ucla.edu/~wright/WISE/passbands.html2https://irsa.ipac.caltech.edu
5遍关注的前沿和热点问题。1.3射电波段的天体辐射机制和独特优势1.3.1射电波段辐射机制简要描述图1-3来自源M82的射电、远红外光谱，及其对应的射电辐射机制组成部分(注：来自Klein1987[25])宇宙中各种天体发出的射电辐射一般可以分为“热”辐射和非热辐射，如图1-3。热辐射遵循黑体辐射机制，比如宇宙微波背景辐射就是宇宙早期残留下的热辐射（此处是指热辐射已经红移到射电波段）。除此之外，射电“热”辐射一般来自星际气体云、恒星热包层等中性气体和热的等离子体[26]。而非热辐射包括同步辐射（如图1-4）、韧致辐射、等离子体自由-自由辐射等等。一般射电非热辐射主要由相对论性接近光速的带电粒子在磁场中加速运动产生的同步加速辐射主导，但也会因不透明度等物理环境不同而射电辐射机制主导因素不同。其中同步辐射的主要特点有高度偏振（主要垂直于磁场方向）、幂律谱、高准直（集束效应）、相对论性，主要来自超新星遗迹、AGN中心以及喷流等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]首张黑洞照片诞生——谈黑洞的前生今世[J]. 吴庆文. 自然杂志. 2019(03)
[2]星系中心大质量黑洞及潮汐瓦解恒星事件[J]. 刘柱,袁为民,孙惠,李硕,刘富坤,陈弦,陆由俊,王挺贵,雷卫华,钟诗言,袁峰,王俊峰,黎卓,李立新,范一中,周宏岩. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2018(03)
[3]首例引力波探测事件GW150914与引力波天文学[J]. 刘见,王刚,胡一鸣,张腾,罗子人,王晴岚,邵立晶. 科学通报. 2016(14)
[4]世界最大地面天文台ALMA落成启用[J]. 世界科学. 2013(04)
[5]天籁计划:暗能量的射电探测及平方千米阵（SKA）[J]. 陈学雷,施浒立. 物理. 2013(01)
[6]持续参与世界最大综合孔径望远镜SKA国际合作[J]. 彭勃,金乘进,杜彪,秦波,郑元鹏,卢雨,梁赞明,徐海光,赵公博,田文武,刘国玺,周建寨,冯贞国,师民祥,张一凡,金超,闫丰,伍洋,刘鸿飞,安涛,顾俊骅,牛传峰,耿京朝,朱岩,朱凯,于京龙,柴晓明,张立民,张翔,李婧楠,李硕,刘丽佳. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2012(12)
[7]甚长基线干涉测量技术在深空导航中的应用[J]. 蒋栋荣,洪晓瑜. 科学. 2008(01)
[8]银河系中心超大质量黑洞[J]. 沈志强. 物理. 2007(12)
[9]空间甚长基线射电干涉测量[J]. 沈志强. 世界科技研究与发展. 2005(05)
[10]光干涉与综合孔径技术发展[J]. 郭红锋. 天文学进展. 2003(03)
本文编号：3608490
【文章来源】：安徽师范大学安徽省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超大质量黑洞潮汐撕裂瓦解恒星事件TDE的理论示意图
4射喷流的TDE的比例，在射电频率上已有探测的TDE数量还不足以弄清这些问题。2018年在两个正在并合的星系中发现了一个被尘埃遮蔽的TDEArp299-BAT1[24]，并首次在射电和红外波段看到了向外扩展、减速的喷流，描述了SMBH中喷流的形成和演化。这说明从射电和红外波段着手研究TDE喷流，及时跟踪观察对于探测其早期演变非常重要，但仍然缺乏统计上有意义的样本。图1-2WISE的四个工作波段的透过率示意图1对于尘埃遮蔽的TDE情况，红外和射电波段有很好的优势，因为该波段的电磁辐射受尘埃消光和红化的影响最校其中，广域红外巡天探测卫星（简称WISE2）是NASA在2009年发射的红外空间望远镜，可对全天进行多次重复扫描。它由W1、W2、W3、W4（波长中心分别为3.4、4.6、12、22m，角分辨率分别为6".1、6".4、6".5、12".0，如图1-2）这四个波段的滤波片组成，而前两个波段的分辨率可以与射电干涉阵列VLA的FIRST巡天精度相媲美，可以联合比较。同时，WISE是一颗极轨卫星，它的视场大小为47"，平均每一天能对于视场中的同一个源进行12次的重复观测，并且每六个月便能覆盖整个天区。在长达五年的观测中，NEOWISE用W1和W2两波段将全天扫描了近10次，而且平均每次对天区曝光超过12次，到目前为止，已经采集到95亿多个天体，涵盖了它们的坐标和测光数据等信息。因此，WISE/NEOWISE数据库是一个强大的红外时域天文资源，对宇宙中暂现源（例如TDE）的研究非常合适。本论文主要是利用WISE巡天数据库，从中挑些具有剧烈红外爆发的星系进行后续观测研究，主要集中研究它们的射电辐射性质，试图解决TDE能量“危机”、相对论性喷流产生机制、黑洞周围原初气体环境等TDE研究普1http://www.astro.ucla.edu/~wright/WISE/passbands.html2https://irsa.ipac.caltech.edu
5遍关注的前沿和热点问题。1.3射电波段的天体辐射机制和独特优势1.3.1射电波段辐射机制简要描述图1-3来自源M82的射电、远红外光谱，及其对应的射电辐射机制组成部分(注：来自Klein1987[25])宇宙中各种天体发出的射电辐射一般可以分为“热”辐射和非热辐射，如图1-3。热辐射遵循黑体辐射机制，比如宇宙微波背景辐射就是宇宙早期残留下的热辐射（此处是指热辐射已经红移到射电波段）。除此之外，射电“热”辐射一般来自星际气体云、恒星热包层等中性气体和热的等离子体[26]。而非热辐射包括同步辐射（如图1-4）、韧致辐射、等离子体自由-自由辐射等等。一般射电非热辐射主要由相对论性接近光速的带电粒子在磁场中加速运动产生的同步加速辐射主导，但也会因不透明度等物理环境不同而射电辐射机制主导因素不同。其中同步辐射的主要特点有高度偏振（主要垂直于磁场方向）、幂律谱、高准直（集束效应）、相对论性，主要来自超新星遗迹、AGN中心以及喷流等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]首张黑洞照片诞生——谈黑洞的前生今世[J]. 吴庆文. 自然杂志. 2019(03)
[2]星系中心大质量黑洞及潮汐瓦解恒星事件[J]. 刘柱,袁为民,孙惠,李硕,刘富坤,陈弦,陆由俊,王挺贵,雷卫华,钟诗言,袁峰,王俊峰,黎卓,李立新,范一中,周宏岩. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2018(03)
[3]首例引力波探测事件GW150914与引力波天文学[J]. 刘见,王刚,胡一鸣,张腾,罗子人,王晴岚,邵立晶. 科学通报. 2016(14)
[4]世界最大地面天文台ALMA落成启用[J]. 世界科学. 2013(04)
[5]天籁计划:暗能量的射电探测及平方千米阵（SKA）[J]. 陈学雷,施浒立. 物理. 2013(01)
[6]持续参与世界最大综合孔径望远镜SKA国际合作[J]. 彭勃,金乘进,杜彪,秦波,郑元鹏,卢雨,梁赞明,徐海光,赵公博,田文武,刘国玺,周建寨,冯贞国,师民祥,张一凡,金超,闫丰,伍洋,刘鸿飞,安涛,顾俊骅,牛传峰,耿京朝,朱岩,朱凯,于京龙,柴晓明,张立民,张翔,李婧楠,李硕,刘丽佳. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2012(12)
[7]甚长基线干涉测量技术在深空导航中的应用[J]. 蒋栋荣,洪晓瑜. 科学. 2008(01)
[8]银河系中心超大质量黑洞[J]. 沈志强. 物理. 2007(12)
[9]空间甚长基线射电干涉测量[J]. 沈志强. 世界科技研究与发展. 2005(05)
[10]光干涉与综合孔径技术发展[J]. 郭红锋. 天文学进展. 2003(03)
本文编号：3608490
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