????廈門大學(xué)顧為民教授的研究團(tuán)隊(duì)基于我國(guó)天文大科學(xué)裝置郭守敬望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)和美國(guó)斯隆數(shù)字巡天項(xiàng)目(SDSS)的多歷元光譜數(shù)據(jù),新發(fā)現(xiàn)了40個(gè)“變臉”活動(dòng)星系核(CL-AGN)和29個(gè)候選體。該研究結(jié)果擴(kuò)大了CL-AGN的樣本數(shù)量,為后續(xù)研究吸積盤態(tài)轉(zhuǎn)變及相關(guān)物理機(jī)制提供了更多的觀測(cè)依據(jù)。
???該研究工作已被國(guó)際天文學(xué)期刊《天體物理學(xué)報(bào)》(ApJ)接受發(fā)表,論文標(biāo)題為“Newly discovered Changing-look Active Galactic Nuclei from SDSS and LAMOST Surveys”。該研究論文的第一作者是廈門大學(xué)天文學(xué)系博士生董倩,共同通訊作者是顧為民教授和張志翔博士。
研究背景
????在浩瀚的宇宙中,活動(dòng)星系核(AGN)以其強(qiáng)大的能量釋放吸引著天文學(xué)家的目光。AGN由中心超大質(zhì)量黑洞、吸積盤、寬線區(qū)、窄線區(qū)和塵埃環(huán)組成。中心黑洞吸積周圍氣體產(chǎn)生的輻射照射周圍冷氣體,產(chǎn)生觀測(cè)到的寬發(fā)射線和窄發(fā)射線。天文學(xué)家根據(jù)是否存在寬發(fā)射線將AGN分為Ⅰ型和Ⅱ型。傳統(tǒng)的AGN統(tǒng)一模型將AGN類型歸因于視向效應(yīng),即塵埃環(huán)在觀測(cè)者視線方向?qū)捑€區(qū)的遮擋。然而,隨著觀測(cè)數(shù)據(jù)的增多,一個(gè)令人疑惑的現(xiàn)象出現(xiàn)了:一些AGN的寬發(fā)射線在短時(shí)間尺度內(nèi)(幾個(gè)月至幾十年)出現(xiàn)或消失,其光譜類型發(fā)生轉(zhuǎn)變,天文學(xué)家將這種類似川劇“變臉”的AGN稱為“變臉”AGN(CL-AGN),如圖1所示。觀測(cè)研究表明大部分CL-AGN的快速“變臉”與吸積模式的變化或吸積率的顯著變化有關(guān)。

圖1:CL-AGN J094838.42+403043.7的SDSS和LAMOST光譜的光譜擬合結(jié)果。左上圖顯示SDSS光譜的擬合結(jié)果,左下圖為H-beta和H-alpha發(fā)射線區(qū)域的放大圖,可見明顯的寬發(fā)射線成分。右上圖為L(zhǎng)AMOST光譜的擬合結(jié)果,右下圖顯示H-beta發(fā)射線完全消失,僅殘留窄線成分,H-alpha發(fā)射線強(qiáng)度顯著降低
“變臉”之謎
????經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)薄盤理論預(yù)言AGN的吸積模式變化或吸積率顯著變化需要數(shù)萬年的時(shí)標(biāo),然而觀測(cè)到的“變臉”時(shí)標(biāo)卻比理論預(yù)期小了3-4個(gè)數(shù)量級(jí)。快速“變臉”現(xiàn)象對(duì)經(jīng)典吸積理論提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn),對(duì)理解AGN結(jié)構(gòu)和吸積過程具有重要意義。鑒于“變臉”的物理機(jī)制尚不清楚,擴(kuò)大CL-AGN和重復(fù)CL-AGN的樣本將有助于揭示“變臉”現(xiàn)象的本質(zhì)。
基于大樣本的新發(fā)現(xiàn)
????該研究基于LAMOST和SDSS的多歷元光譜數(shù)據(jù),通過分析H-beta發(fā)射線的出現(xiàn)和消失證認(rèn)CL-AGN。該研究獲得了51個(gè)CL-AGN,其中40個(gè)為首次發(fā)現(xiàn),伴隨明顯的光學(xué)或中紅外波段顯著光變。此外,還獲得了31個(gè)候選體,其中2個(gè)在前人研究中被證認(rèn)為CL-AGN,這些候選體表現(xiàn)出明顯的發(fā)射線變化,但是沒有顯著光變或缺乏測(cè)光數(shù)據(jù)的支撐。值得一提的是,還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)重復(fù)CL-AGN,其在12年內(nèi)經(jīng)歷了H-beta發(fā)射線的消失與再現(xiàn)的過程,如圖2所示。

圖2:重復(fù)CL-AGN J132421.98+280238.3的三個(gè)不同歷元的光譜。MJD 53471和MJD 57755的光譜呈現(xiàn)顯著的H-beta發(fā)射線,但MJD 56718的光譜中H-beta寬發(fā)射線消失。H-beta發(fā)射線的消失和再現(xiàn)現(xiàn)象表明該源出現(xiàn)了重復(fù)“變臉”現(xiàn)象
該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。
文章鏈接:https://arxiv.org/abs/2408.07335