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平谱射电类星体3C 279的宽带能谱光变特性分析

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天文研究与技术 2021年第4期18卷 456-471页

作者：孙建圆郭燕飞邓雪娇李海凤高志旭王泽睿谢照华杜雷鸣云南师范大学物理与电子信息学院云南昆明650500 南京大学天文与空间科学学院江苏南京210093

搜集了3C 279的29个态的光谱能量分布(Spectral Energy Distributions,SEDs)作为样本,使用稳态拐折幂律电子能谱分布(Electron Energy Distribution,EED)情况下的单区均匀轻子模型进行拟合,进而研究该源光变时外在观测与内在物理特性及... 详细信息

搜集了3C 279的29个态的光谱能量分布(Spectral Energy Distributions,SEDs)作为样本,使用稳态拐折幂律电子能谱分布(Electron Energy Distribution,EED)情况下的单区均匀轻子模型进行拟合,进而研究该源光变时外在观测与内在物理特性及它们之间的关系。主要结果如下:(1)我们的结果支持光变的激波解释(但需要斜激波)或磁重联解释。(2)外康普顿(External Compton,EC)峰的峰值光度logν^(pk)_( EC) L ^(pk) _(EC)和磁场log B之间存在一个显著的反相关关系。多普勒因子logδ和外康普顿峰的峰值光度logν^(pk) _(EC) L ^(pk) _(EC)之间存在正相关关系,意味着多普勒因子的增加是外康普顿峰的峰值光度升高的原因之一。(3)同步峰的峰值频率logν^(pk) _(syn)和峰值光度logνpk syn L pk syn之间不存在显著的正相关关系,意味着反耀变体序列不一定对所有耀变体成立。(4)参数U e/U B(相对论电子能量密度与磁场能量密度的比值)远离1,说明相对论电子与磁场之间均分趋势不明显,并且参数U e/U B中比值大于1的占86%,意味着3C 279中的喷流大多数以粒子为主导;从P B(磁场功率)0.5表明3C 279喷流中的能量大概率也是由冷质子携带的。同时,我们发现3C 279中γ射线耗散区位于距离黑洞中心0.1~1.8 pc处,暗示着它们位于宽线区(Broad-Line Region,BLR)之外,尘埃环(Dusty Torus,DT)之内。

关键词：平谱射电类星体 3C 279 喷流功率光度光变

平谱射电类星体在逆康普顿机制中软光子来源的研究

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天文研究与技术 2021年第4期18卷 445-455页

作者：刘小鹏王泽睿杜雷鸣谢照华徐云冰邓雪娇李海凤云南师范大学物理与电子信息学院云南昆明650500 南京大学天文与空间科学学院江苏南京210093

为了验证逆康普顿机制的主导过程以及主导过程中软光子的起源,通过文献收集了75个平谱射电类星体(Flat-Spectrum Radio Quasar,FSRQ)多波段的(准)同时数据,并利用对数抛物线函数拟合了频谱能量分布,分析同步峰流量与逆康普顿峰之比和多... 详细信息

为了验证逆康普顿机制的主导过程以及主导过程中软光子的起源,通过文献收集了75个平谱射电类星体(Flat-Spectrum Radio Quasar,FSRQ)多波段的(准)同时数据,并利用对数抛物线函数拟合了频谱能量分布,分析同步峰流量与逆康普顿峰之比和多普勒因子的关系,运用自举法(Bootstrapping)计算了样本的种子因子(Seed Factor,SF)分布,用于调查软光子的起源。分析结果如下:(1)在轻子模型框架下,整个样本与子样本log[U B(νFν)EC/U ext(νFν)syn]和logδ的显著相关性表明,平谱射电类星体的高能辐射优先由外康普顿过程主导。(2)对于相对低同步峰的峰频种群,观测的种子因子分布与理论上尘埃环(Dust Torus,DT)的种子因子范围相交,表明逆康普顿过程中的软光子很可能由尘埃环主导;而对于相对高同步峰的峰频种群,观测的种子因子超过了宽线区(Broad-Line Region,BLR)或尘埃环种子因子的范围,因此无法确定软光子的来源。

关键词：辐射机制活动星系核平谱射电类星体逆康普顿散射

利用伽马射线光变研究平谱射电类星体的物理性质

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利用伽马射线光变研究平谱射电类星体的物理性质

作者：秦瑶云南大学

学位级别：硕士

平谱射电类星体具有剧烈的伽马射线光变,剧烈光变的产生与指向观测者视线方向的相对论性喷流的非热辐射有关,因此光变的研究是理解平谱射电类星体喷流辐射区物理性质的有效手段。本文处理了PKS 1222+216、3C 279以及PKS0346-27等3个平... 详细信息

平谱射电类星体具有剧烈的伽马射线光变,剧烈光变的产生与指向观测者视线方向的相对论性喷流的非热辐射有关,因此光变的研究是理解平谱射电类星体喷流辐射区物理性质的有效手段。本文处理了PKS 1222+216、3C 279以及PKS0346-27等3个平谱射电类星体从2008年8月到2021年的Fermi-LAT观测数据,通过分析它们的光变曲线和能谱,得到以下主要结果:运用非对称耀发模型,我们拟合了三个源在0.1-500 GeV能段的耀发,得到了PKS 1222+216的最小流量倍增时标为1.36±0.40小时,其峰值流量为(1.06±0.14)×10 ph cms;3C 279的最小流量倍增时标和峰值流量分别为1.16±0.17小时和(3.28±0.10×)10 ph cms;PKS 0346-27在MJD 58363.50有最小流量倍增时标和峰值流量分别是2.00±0.67小时和(1.93±0.33×)10 ph cms。通过分析三个源在0.1-1 GeV和1-500 GeV的光变及硬度比(HR)随时间的变化,结合离散相关函数分析的结果表明,一部分耀发在峰值处的能谱变硬,随着流量下降能谱变软,且两个能段的光变曲线没有明显的延时。我们用三个不同的模型拟合了这些源在不同耀发时的能谱,发现对于大多数的耀发,对数抛物模型(LP)和指数截断幂律(PLEC)模型比幂律(PL)模型能更好地拟合能谱。在长时标和有明显耀发的期间,这三个源的光子谱指数随伽马射线流量的增加而减小,呈现出变亮变硬的趋势。而在宁静态,光子谱指数随伽马射线流量的增加而增大。

关键词：耀变体平谱射电类星体光变伽马射线

平谱射电类星体PKS 1510-089的光学光变周期特性

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昭通学院学报 2016年第5期38卷 26-29页

作者：潘泽青周绒李孝攀昭通学院物理与电子信息工程学院云南昭通657000

对Swift/UVOT望远镜的观测数据进行处理,得到了平谱射电类星体PKS 1510-089从2006年到2016年的光学U波段历史光变曲线.使用时间补偿离散傅里叶变换对光变曲线中的周期成分进行分析,结果表明:PKS 1510-089在光学U波段可能具有313天和557... 详细信息

对Swift/UVOT望远镜的观测数据进行处理,得到了平谱射电类星体PKS 1510-089从2006年到2016年的光学U波段历史光变曲线.使用时间补偿离散傅里叶变换对光变曲线中的周期成分进行分析,结果表明:PKS 1510-089在光学U波段可能具有313天和557天的光变周期.

关键词：平谱射电类星体 PKS 1510-089 DCDFT 光变周期

平谱射电类星体3C454.3射电谱指数的演化研究

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科教文汇 2015年第18期 176-177页

作者：蒋思涵周晓珊彭坤阜阳师范学院物理与电子工程学院安徽阜阳236037

从各类文献和资料中搜集到平谱射电类星体3C454.3在射电22GHz和37GHz波段25年来的观测数据。我对这两个波段的时间和流强进行了处理和分析,得到了相应的谱指数,并分析讨论了流强和时间,谱指数和时间,谱指数和流强之间的关系,发现它们之... 详细信息

从各类文献和资料中搜集到平谱射电类星体3C454.3在射电22GHz和37GHz波段25年来的观测数据。我对这两个波段的时间和流强进行了处理和分析,得到了相应的谱指数,并分析讨论了流强和时间,谱指数和时间,谱指数和流强之间的关系,发现它们之间存在着一定的相关性。

关键词：平谱射电类星体谱指数研究

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Fermi平谱射电类星体外光子场的研究

天文研究与技术 2015年第4期12卷 385-393页

作者：黄霞马力熊定荣茶永娟俞效龄陈永云龙光波罗丹屠晶晶云南师范大学物理与电子信息学院云南昆明650500

基于外康普顿模型,通过对193个伽玛射线空间望远镜探测的平谱射电类星体的外光子场进行研究,结果表明:(1)逆康普顿散射峰值的光度和同步辐射峰值的光度之比LIC/LS与逆康普顿峰频率和同步峰频率之比νIC/νS呈负相关;(2)逆康普顿散射峰... 详细信息

基于外康普顿模型,通过对193个伽玛射线空间望远镜探测的平谱射电类星体的外光子场进行研究,结果表明:(1)逆康普顿散射峰值的光度和同步辐射峰值的光度之比LIC/LS与逆康普顿峰频率和同步峰频率之比νIC/νS呈负相关;(2)逆康普顿散射峰值的光度和同步辐射峰值的光度之间具有强的相关性,并且log LIC=1.05log LS-1.58;(3)对于大部分Fermi平谱射电类星体,逆康普顿散射峰值的光度大于同步辐射峰值的光度。这些结果说明平谱射电类星体的种子光子除了来自宽线区外,还可能来自其它区域,并且与喷流的运动和磁场以及外部光子的能量密度有关。

关键词：平谱射电类星体光度逆康普顿散射外光子场种子光子

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耀变体喷流的辐射特征研究

耀变体喷流的辐射特征研究

作者：刘小鹏云南师范大学

学位级别：硕士

活动星系核（Active Galactic Nuclei,AGN）被认为是活动星系的中心区域,并且该区域普遍存在着一个超大质量的黑洞（SMBH）。AGN是星系演化的一个重要阶段,在此阶段可以观测到SMBH的变化,包含着由周围物质以相对论性速度落入黑洞引发的... 详细信息

活动星系核（Active Galactic Nuclei,AGN）被认为是活动星系的中心区域,并且该区域普遍存在着一个超大质量的黑洞（SMBH）。AGN是星系演化的一个重要阶段,在此阶段可以观测到SMBH的变化,包含着由周围物质以相对论性速度落入黑洞引发的各种高能现象。相对论性喷流（Jet）的形成可能与SMBH的结构和辐射机制有关,因此认识AGN的形成及演化对我们认识SMBH,进而认识星系演化具有重要意义。在统一模型的框架下,耀变体（Blazar）是观测者与喷流轴向对准的射电噪活动星系核（Radio-Loud Active Galactic Nuclei）。包括可以观测到强发射线的平谱射电类星体（Flat Spectrum Radio Quasars,FSRQs）和观测到弱或没有发射线的蝎虎天体（BL lacs）两个子类。Blazar的宽波段光谱能量分布（SEDs）覆盖从射电、红外、光学、紫外、X射线到γ射线波段,唯象上表现为两个分量的双峰结构。多波段（准）同时性观测到的SEDs,普遍被用来研究blazars的相对论性喷流的辐射机制。本文首先在第1章简要回顾AGN的历史背景,接着简单介绍AGN的主要观测特征、结构、分类以及统一模型;第2章主要介绍blazar的观测特征、SEDs、分类以及费米源表,SEDs的部分介绍了主要的四个波段,包括射电、光学、X射线和γ射线波段;第3章概括了blazar的宽波段SEDs,包括非热辐射与热辐射、相对论性运动和主要的两个辐射过程,即同步辐射和逆康普顿散射;第4章简单介绍研究SEDs的模型,包括轻子和强子模型;最后,第5章是一个统计性质的分析。为了验证轻子模型框架下FSRQs中外康普顿（EC）过程在逆康普顿机制（IC）中的主导作用,以及IC过程中软光子的起源。我们收集了75个FSRQs多波段的（准）同时性数据,利用对数抛物线函数拟合了SEDs,运用拟合参数分析了同步峰流量与逆康普顿峰之比和多普勒因子的关系,随后利用种子因子理论计算了样本种群的种子因子分布（Seed factor,SF）用以调查软光子的起源。分析结果总结如下:（1）、在轻子模型框架下,整个样本与子样本之间IC流量和同步峰流量之比与多普勒因子的显著相关性表明该样本中FSRQs的高能辐射优先考虑由EC过程主导。（2）、对于相对低同步峰峰频的种群,观测的种子因子与理论上尘埃环的种子因子范围相交表明其IC过程中的软光子很可能由尘埃环主导,而对于相对高同步峰峰频的种群,观测的种子因子超过了宽线区或尘埃环种子因子的范围,因此我们还无法确定其软光子的来源。

关键词：辐射机制耀变体平谱射电类星体逆康普顿散射种子因子

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机器学习在费米耀变体研究中的应用

机器学习在费米耀变体研究中的应用

作者：朱惊天广州大学

学位级别：硕士

耀变体是活动星系核的一个最受关注的子类,其相对论性喷流与观测者视线夹角较小,因此展现出一些极端的特征,如快速且大幅度的光变,高光度,高偏振,视超光速运动,强烈的高能伽马射线辐射等。根据光学发射线强弱,耀变体分为蝎虎天体（BL La... 详细信息

耀变体是活动星系核的一个最受关注的子类,其相对论性喷流与观测者视线夹角较小,因此展现出一些极端的特征,如快速且大幅度的光变,高光度,高偏振,视超光速运动,强烈的高能伽马射线辐射等。根据光学发射线强弱,耀变体分为蝎虎天体（BL Lacertae objects,BL Lacs）和平谱射电类星体（Flat Spectram Radio Quasuars,FSRQs）。费米大视场望远镜（Fermi/LAT）上天以来,已经发现了数千个耀变体。在观测到的耀变体中,HESS等地面切伦科夫望远镜（IACT）发现了 73个具有TeV辐射的耀变体,其中71个被Fermi/LAT探测到。显然,扩大TeV源样本对于研究耀变体的甚高能伽马辐射是很有必要的。另外,有很多耀变体由于缺乏光学光谱信息,不能确定其分类是BL Lacs或者FSRQs,它们在费米源表中被称为BCUs,在5BZCAT表中被称为BZUs。对BCUs/BZUs的光学分类进行评估,对于理解耀变体分类有一定的科学意义。因此,本文中,我们将使用监督机器学习方法,做两方面的工作,一方面是从费米耀变体中寻找TeV耀变体候选体,另一方面是评估一些BZUs的光学分类。本文结构安排如下:第一章介绍活动星系核的观测和分类、耀变体的高能辐射以及BCUs/BZUs的研究现况;第二章介绍监督机器学习方法;第三章和第四章主要介绍本文工作内容,具体描述如下:第三章中,我们从3LAC清洁样本（3LAC clean sample）中收集了 418个耀变体,得到了它们的红移、多波段观测数据等12个参数。使用监督机器学习方法中的特征选择（Feature Selection）方法,我们得到了区分TeV耀变体和非TeV耀变体最重要的3个参数,分别是X-ray流量密度（logfx）、γ-ray流量密度（logfγ1）以及光度距离logdL,然后,用逻辑斯蒂回归（Logistic regression,LR）分类器找到了 TeV耀变体和非TeV耀变体在3参数空间中的分类标准,用于418个费米耀变体,得到了 35个TeV耀变体候选者。并得到了一个经验判别公式:logit=2.753 logfx+2.582 logfγ1-2.714 logdL+179.8,若logit＞0,则该源为TeV耀变体候选体的概率超过50%。我们还尝试拟合了 35个TeV的能谱（SEDs）,发现35个候选体中有12个可以被高海拔宇宙线观测站（LHAASO）探测到。第四章中,我们从5BZCAT中收集了 1425个BL Lacs、1909个FSRQs和227个BZUs,获得了它们的红移、多波段观测数据等8个参数。使用特征选择和特征提取（Feature Extraction）方法,寻找最优参数空间。然后用4种监督机器学习分类器,找到了 BL Lacs和FSRQs在最优参数空间中的分类标准,并将之用于227个BZUs,获得了 33个BL Lacs候选体和119个FSRQs候选体,仍有75个BZUs没有被成功分类。

关键词：活动星系核耀变体蝎虎天体平谱射电类星体 TeV源机器学习分类

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GeV窄线赛弗特1星系喷流辐射性质研究

GeV窄线赛弗特1星系喷流辐射性质研究

作者：朱永凯广西大学

学位级别：硕士

活动星系核是一类非常特殊的天体,有着极为剧烈的活动,可以作为极端物理现象的天然实验室。研究活动星系核对于我们了解宇宙的演化,星系的形成和演化等具有重要的意义。本文简要介绍了活动星系核的基本观测特征和理论模型,并详细介绍了... 详细信息

活动星系核是一类非常特殊的天体,有着极为剧烈的活动,可以作为极端物理现象的天然实验室。研究活动星系核对于我们了解宇宙的演化,星系的形成和演化等具有重要的意义。本文简要介绍了活动星系核的基本观测特征和理论模型,并详细介绍了本人在研究生学习期间对GeV窄线赛弗特1星系的研究工作。到目前为止,被Femi/LAT探测到有Y射线辐射的窄线赛弗特1星系的数量有七个,它们分别是 1H0323+342、PMNJ0948+0022、SBS 0846+513、PKS 1502+036、PKS2004-447、FBQSJ1644+2619 以及 SDSSJ122222.55+041315.7。我们处理了这七个源的Fermi/LAT观测数据,结果显示,这几个源中的四个源有着非常强烈的光变。同时,在单个幂律谱（power-law）的假设下,我们得到了它们的谱指数并对其进行了详细的分析。可以看出,大部分源的光度与其谱指数之间并不存在关联,但对于SBS 0846+513来说,其光度的变化确实伴随着谱指数的演化。而且当我们将其光变分成三个时间段进行研究时,这种相关性则更加明显,特别是在最后一个时间段,这种相关性变得更强。所以SBS 0846+513相比于其他几个源,其Y射线的辐射机制可能会有所不同。许多证据显示,平谱射电类星体跟GeV的窄线赛弗特1星系的喷流辐射之间存在着相似性。通过用轻子模型拟合一个典型的平谱射电类星体（3C279）和两个GeV的窄线赛弗特1星系（NLSls,PMN J0948+0022与1H0323+342）在不同流量阶段的宽波段能谱,我们发现了这些源的多普勒因子δ跟外康普顿散射的峰值光度Lc之间存在着一个统一的δ-Lc关系。为此,我们进一步收集了一个更大的样本,包括平谱射电类星体跟GeV的窄线赛弗特1星系,研究发现,无论是平谱射电类星体还是GeV的窄线赛弗特1星系,在同一个源不同的流量阶段,又或者是在不同的源中,都很好地遵循着相同的δ-Lc关系。这也就是说人们观测到的光度的变化可能是由于多普勒放大效应造成的。而在平谱射电类星体以及GeV窄线赛弗特1星系中,不同流量阶段所遵循的相同的δ-Lc关系则可能说明在这两类源中的粒子加速机制和辐射机制是相似的。另外,通过用Fermi/LAT波段的观测光度（LAT光度）代替外康普顿散射的峰值光度Lc,这个关系依然成立,所以Fermi/LAT的观测光度跟多普勒因子之间的关系可以作为估算多普勒因子的一个经验公式。为了检验这个关系,我们用Fermi/LAT的观测光度估算了一些源的多普勒因子,结果显示我们的结果跟其他人用其他的方法所得到的结果是一致的。

关键词：活动星系核窄线赛弗特1星系平谱射电类星体高能辐射