高红移类星体的观测和理论研究

活动星系核（AGN）是当代物理研究中最活跃的领域之一。AGN的起源、结构、演化是研究星系，乃至宇宙的起源和演化的关键所在。AGN的观测与理论都暗示AGN中心都深藏着巨型黑洞，因此，寻找AGN中的巨型黑洞存在的确切观测证据是当代天文学观测研究的重要科学目标之一。因为这个问题的解决可以解决AGN的结构、演化、能源机制等重大难题。我们准备用云南天文台的一米，新建的2.4米和北京天文台的2.16米望远镜进行测光和光谱观测， 同时探测AGN中心的大质量黑洞。用两种方法分别求出黑洞的质量，给出AGN中心大质量黑洞存在的证据，找出驱动星系演化的主要物理参数，探索活动星系核的统一与演化规律，进而探索星系的演化规律，建立类似恒星赫-罗图一样的活动星系核演化图。特别是着重探索一些大红移的类星体是否有快速光变和周期光变，进而研究AGN中心黑洞的质量与红移的关系。

在本项目中研究且主要工作如下。第一，吸积盘中角动量传播的一个主导因素可能是湍流运动。我们收集了一个光学监测最小光变时标在1小时量级的耀变体样本，可得到这个样本的吸积盘粘滞度参数和內禀爱丁顿吸积率的限制。可以注意到，我们所得到的关于粘滞度参数的值的范围处于对目前的磁流体动力学湍流吸积盘模型所做数值模拟的预测和一些理论预期的范围之内。另一方面，我们所得到的粘滞度的限制范围较窄，这似乎表明所有观测到的耀变体都处在一个“单一”的态。从而我们给出了平谱射电类星体和BL Lac天体统一为单一耀变体类型的新证据。第二，使用由70个耀变体组成的一个样本，我们说明在宽线流量与K-波段、X-波段和R-波段的流量之间存在强相关性。同时我们也考虑了宽-线发射的光度与其它三个波段的光度之间的的相关性。在排除红移效应后，它们之间仍存在相对强的相关性且线性相关的斜率几乎接近于1，这与理论预期的结果一致。而且宽-线发射和其它三个波段之间流量和光度的强相关性指出耀变体吸积盘和喷流的耦合。而且也找到FSRQs和BL Lacs的相对位置分得很开，且BL Lacs的宽线发射的光度比FSRQs的小1个量级。所以这些结果表明FSRQs和BL Lacs可被认为是同一类天体。但是它们处于耀变体的不同的演化段。第三，用唯象的方法讨论喷流-吸积盘关联的问题，但是都没有处理聚束效应造成的Doppler增亮。该研究中使用同步峰值光度作为喷流功率的代表，使用宽线区光度作为吸积盘功率的代表。然后对同步峰值光度做了消除Doppler增亮的处理。处理之后发现两者仍然相关，从而喷流-吸积盘的关联仍然有效。讨论方面，使用BZ机制对于两者的相关性做了定性的解释，然后再使用一个标度无关的喷流理论和前人结果，定量地解释了我们的结果，符合得较好。第四，发现blazar的多普勒因子和宽线区光度之间存在显著相关。本研究使用了三种方法来得到多普勒因子的数据。三种方法得到的多普勒因子都与宽线区光度相关。讨论部分主要是两点，一是结果表明多普勒因子和吸积率是联系在一起的；二是讨论了我们的结论 和吸积模式之间的关系，由于全部blazars的多普勒因子都和吸积率相关，则 对于FSRQs，BZ机制不够用，需要引入一个MHD成分才能够解释喷流功率。对 于BL Lacs，BZ机制基本够用，但是适用的是气体压强主导的吸积。