利用贝叶斯方法研究射电噪活动星系核的射电核光度函数

The radio-loud AGN shows the radio structure of "compact core + extended radio Lobes". With the improvement of radio observation accuracy, more and more attention is concentrated on the radio cores of AGNs. Currently, high resolution observational data of radio cores are becoming abundant. In this program we will use public observed data to construct a big (1000-1200 sources) sample of radio cores. We will carefully explore the correlation between core and total radio luminosities using the famous Copula function theory in statistics. Based on the correlation, we then plan to calculate the core radio luminosity function using a Bayesian approach. Compared with the extended emission, the core radio emission process is more closely linked with the property of central black holes. The core radio luminosity function will helps us to explore the relation of accretion, jet and suppermassive black hole growth in AGNs.

射电噪活动星系核具有“致密射电核+延展射电瓣”的结构。随着射电观测精度的日益提高，人们把目光越来越多地集中到射电核上，其高分辨率观测数据已日渐丰富。本项目将利用公开的射电核观测数据，构建一个尽可能大（1000-1200个源）的射电核样本，利用统计学中著名的Copula函数理论，研究射电核光度和总射电光度之间的相关性。然后基于此相关关系，用贝叶斯方法计算射电核的光度函数。相比于延展区辐射，射电核的辐射和黑洞吸积特性的关系更加密切，我们将利用射电核光度函数，研究AGN的吸积、喷流和超大质量黑洞生长的关系。

活动星系核（AGN）是一类特殊的星系，其中心的超大质量黑洞吸积周围物质，产生非常强的电磁辐射，呈现剧烈的活动现象和复杂的物理过程。大约10%的AGN具有相对较强的射电辐射，称射电噪AGN，它们具有典型的“致密射电核+延展射电瓣”结构。相比于瓣辐射，射电核的辐射和黑洞吸积特性的关系更加密切，因此可靠估计射电核的光度函数，是理解AGN的射电活动特性以及黑洞吸积过程的重要方法。但是射电核样本的完备性很难保证，因此传统方法很难得到可靠的射电核光度函数。.本项目的主要研究内容和结果如下：（1）构建了一个包含1207个陡谱射电噪AGN的样本，充分考虑样本谱指数分布的影响，利用贝叶斯方法计算了射电噪AGN的总射电光度函数，发现这类天体的宇宙学演化由密度演化和光度演化共同主导（混合演化模式）。密度演化反映了天体的数目随红移的变化，而光度演化则描述其特征光度随红移的变化，二者具有截然不同的物理机制，但是传统的射电光度函数模型难以区分二者的具体贡献，即存在所谓的演化简并，我们的模型天然地能解除演化简并，与现有的主要观测数据都吻合，而且能精确地预言多波段射电计数观测。（2）提出了一种新方法，即用近代统计学中的Copula方法，处理射电核光度和总射电光度（包含核和射电瓣的辐射）之间的相关性，并结合得到的总射电光度函数，成功地估算了射电核光度函数。结果表明射电核的数密度在红移大约为z=0.8处达到峰值，随后呈指数下降，而且红移的峰值不显著依赖于射电核光度，显示出很弱的光度依赖的演化特征。射电核数密度的峰值红移为0.8左右，这要小于黑洞增长/活动达到峰值时的红移，表明AGN的射电活动滞后于黑洞吸积，具体原因还有待研究。我们的结果与澳大利亚悉尼大学Sadler团组通过高频射电巡天数据，得到的本地射电光度函数很好地符合，显示我们的方法是可靠的。我们的研究对于理解AGN的射电活动、喷流触发以及黑洞吸积物理具有重要意义。（3）基于AGN统一框架，提出了一个相对论聚束模型，可以很好地解释射电星系和陡谱射电类星体（SSRQ）的射电核光度函数的差异。模型给出SSRQ的喷流夹角范围是8°＜θ＜45°、平均洛伦兹因子约为10，这与其他学者通过不同的方法给出的结果很好地符合。本项目在国际著名期刊发表了三篇论文，较好地完成既定目标，我们的研究成果在新华网科普专栏、科技日报等网络媒体进行了科普性介绍和报道。