高光度blazar的甚高能伽马射线辐射研究

Blazar伽马射线辐射机制中两个较大争议的关键问题，即伽马射线的辐射区位置和种子光子的来源，辐射区位置不同可能导致了不同的伽马射线辐射机制。限制了伽马射线的辐射区位置，就可限制种子光子的来源和强度，然后研究甚高能伽马射线的辐射机制。本项目选择高光度blazar甚高能伽马射线的辐射区位置及其辐射机制为研究内容，由宽线区、尘埃环的弥散辐射对甚高能伽马射线的内吸收来限制甚高能伽马射线的辐射区位置；修正河外背景的外吸收和宽线区、尘埃环产生的内吸收后，再拟合甚高能伽马射线多波段能谱，来研究高光度blazar的甚高能伽马射线辐射机制及其喷流内部的物理特征；由甚高能伽马射线光变性与低能波段光变性来研究甚高能伽马射线的辐射区特征，如辐射区的尺度、磁场强度、辐射粒子的分布和加速机制。

该项目完成了预期目标，研究成果主要集中在喷流辐射区位置和喷流高能辐射两个方面：.（一）、活动星系核宽发射线与喷流辐射的回波成像研究：.在国际上，我们首次提出了一种方法：喷流辐射与宽发射线的回波成像法。活动星系核喷流辐射和宽发射线辐射中的大爆发，有可能产生于同样的物理过程，这些大爆发有可能相关。活动星系核中心发动机中的扰动通过中心电离连续谱来影响宽发射线的光变。同时，这些扰动能够从发动机中沿着喷流向外传播，最终影响到喷流辐射的光变。物理上来说，这两种辐射光变之间可能有相关性，并且相关有一定的时间延迟，该延迟与喷流辐射区的位置和宽发射线区的尺度密切相关。这种由喷流辐射光变与宽发射线光变之间的延迟时标，来确定喷流辐射区位置的方法，我们称之为喷流辐射与宽发射线的回波成像法。该方法能够巧妙地确定/限制活动星系核喷流辐射区的位置，也能够确定/限制活动星系核的宽线区尺度。应用到著名类星体3C 273上，得到了以下结果：宽发射线与喷流射电辐射光变之间强相关，宽发射线光变滞后于射电光变；由此延迟时标估算出喷流辐射区距离中心黑洞在亚pc—pc尺度上，这些辐射区位置与其它研究方法得到的结果一致，证明这种方法可靠。利用该方法得到了3C 273紫外、光学的宽线区尺度。该系列研究工作已经发表了两篇MNRAS论文。.（二）、能谱研究：研究了活动星系核，主要是blazars，的宽波段能谱，包括高能、甚高能伽马射线。共在ApJ等期刊上发表5篇SCI论文。亮的Fermi blazars和Fermi探测到的窄线Seyfert 1星系都符合经典的blazar序列，康普顿峰值频率与同步峰值频率之比与康普顿峰值光度与同步峰值光度之比显著相关，外康普顿模型能够解释这个相关性，而同步自康普顿模型则不能，表明平谱射电类星体中的伽马射线辐射以外康普顿辐射为主。利用盘冕+喷流模型研究了两个奇特类星体III Zw 2和PG 1407+265的多波段能谱。III Zw 2的光学/紫外辐射可能是以吸积盘辐射为主，X射线辐射也许是以喷流辐射为主，冕的辐射可以忽略。PG 1407+265的光学/紫外辐射来自吸积盘，红外辐射是尘埃环的热辐射。