活动星系核中心超大质量黑洞的质量测量方法研究

Mass is one basic parameter for describing black holes. Reliable and high-accuracy black hole mass measurements are of fundamental importance for exploring the role of supermassive black holes (SMBHs) in various astrophysical contexts. By focusing on the black hole mass measurements in active galactic nuclei, this project aims to investigate the urgent issues in the presently unique technique, reverberation mapping; and through constructing a physical dynamical model for broad-line regions, to avoid the resort of the traditional reverberation mapping on the unknown virial factor. This allows us to self-consistently measure SMBH mass and improve the measurement reliability and accuracy. Meanwhile, this project will present a systematic pre-research of the new measurement techniques (spectro-astometry and spectro-interferometry) to complement the disadvantage of time-demanding of reverberation mapping technique. We finally expect to provide new feasible mass measurement methods for studying the cosmological evolution of SMBHs and their interplay with host galaxies.

质量是描述黑洞的参数之一，可靠和高精度的黑洞质量测量是深刻理解超大质量黑洞(SMBH)在各类天体物理环境中的作用的基本前提。本项目围绕活动星系核中SMBH的质量测量，研究目前唯一的测量方法——反响映射技术中的亟待解决的问题；通过建立物理的宽线区动力学模型，消除传统反响映射技术对未知的维力化因子的依赖，使得我们可以来自洽地测量SMBH质量，并提高测量的可靠性和精度。同时，系统预研新的测量技术（spectro-astometry和spectro-interferometry）来弥补反响映射耗费时间的缺点，以期为SMBH的宇宙学演化和与寄主星系的相互作用提供新的技术手段。

质量是描述黑洞的参数之一，但超大质量黑洞（SMBH）质量的可靠和精确测量仍旧存在巨大的挑战。当前活动星系核中心SMBH质量测量的唯一有效方法是反响映射技术。本项目集中研究反响映射技术中的亟待解决的问题，同时尝试发展新的测量测量技术，主要在以下方面获得了科学成果：1）通过建立物理的宽线区动力学模型，消除传统反响映射技术对未知的维里化因子的依赖，由此自洽地测量SMBH质量，并提高测量的可靠性和精度。我们开发了相应的大规模并行分析软件，在超算机群上成功运行，并应用到观测数据上，测量了中心黑洞的质量；2）发展了新的反响映射分析方法MICA，可用于探测宽线区的多重结构；3）探讨了利用spectro-astometry技术测量黑洞质量，开发了相应的分析软件，并应用到活动星系核3C 273的反响映射和spectro-astometry观测数据上。项目在国际期刊上发表论文28篇，其中包括21篇ApJ论文，5篇MNRAS论文和1篇Nature Astronomy论文。