X射线弱类星体的系统性观测：探究活动星系核的中心引擎

Luminous X-ray emission is considered a universal property of active galactic nuclei (AGNs). Our recent investigations of X-ray weak quasars (optically selected unobscured AGNs) have led us the discoveries of 1) intrinsically X-ray weak broad absorption line (BAL) quasars and 2) weak-line quasars (WLQs) that are likely explained by a thick accretion-disk shielding model, associated with a high Eddington ratio. We propose to expand these pilot studies by carrying out systematic observations of X-ray weak quasars. Specifically, we propose to carry out studies in the following four aspects: 1) data miming: the fraction of X-ray weak quasars among the most recent SDSS quasar catalog; 2) Chandra and NuSTAR observations of intrinsically X-ray weak BAL quasar candidates: their fraction and physical nature; 3) Chandra observation and data mining: a bridge between WLQs and typical quasars; and 4) near infrared spectroscopy of WLQs: Eddington ratios, BLR fundamental plane, and X-ray photon indices as indicators of super-Eddington accretion. With these studies, we aim to constrain better the physical processes and properties of accretion flows, coronae, broad-line regions, and winds in AGNs.

活动星系核几乎均有显著的X射线辐射。申请人近年来对X射线弱的类星体（光学选的没有尘埃遮蔽的高光度活动星系核）的研究发现两类特殊的活动星系核：1）本征上弱X射线辐射的宽吸收线类星体和2）在高爱丁顿吸积比率下厚吸积盘起遮蔽效应的弱发射线类星体。基于这些结果，申请人计划对X射线弱类星体进行系统性观测，并开展以下四方面的后续研究工作：I）数据库挖掘：SDSS大样本类星体中X射线弱类星体的比例；II）通过Chandra以及高能X射线望远镜观测进一步限制本征上弱X射线辐射的宽吸收线类星体的性质及其比例；III）Chandra观测与数据库挖掘：架起弱发射线类星体与正常类星体之间的一座桥梁；IV）弱发射线类星体的近红外光谱观测：超爱丁顿吸积的验证、高红移宽线区基本平面关系、以及X射线谱指数指示器。以上问题的解决将有助于我们揭示活动星系核的中心引擎（吸积盘、盘冕、宽线区、吸积盘风）的物理本质。

活动星系核几乎均有显著的X射线辐射，但最新的观测表明存在少量罕见的X射线弱的类星体(光学选的没有尘埃遮蔽的高光度活动星系核)。项目负责人对X射线弱类星体开展了系统性观测研究，对活动星系核的中心引擎（吸积盘、X射线冕、吸积盘风等）的物理性质做出了强有力的限制，并揭示了超爱丁顿吸积黑洞独特的吸积结构和环境特征。主要成果简介如下：a) 我们利用最深的X射线巡天，7 Ms的钱德拉南天区巡天（CDF-S），对宇宙中吸积超大质量黑洞的分布和演化做出了最全面的观测限制。我们对SDSS数据库中类星体的X射线辐射进行了系统调研，得到了X射线弱类星体的比例（约6%），并分析了它们可能的起源及背后的物理机制。b) 我们通过新的X射线观测及数据库数据，首次得到本征上弱X射线辐射的宽吸收线类星体的比例，并揭示它们与强吸积盘外流的可能关联。c）我们通过新的X射线观测及数据库数据，对弱发射线类星体的X射线辐射进行了系统研究，揭示它们有接近一半的X射线弱的比例，可能与超爱丁顿吸积的厚吸积盘/吸积盘风遮蔽相关。d）我们对超爱丁顿吸积黑洞的X射线辐射进行了系统性研究，发现它们有更陡的X射线谱指数，可能与厚吸积盘对X射线冕的强冷却效应相关。我们还发现这些类星体中有一定比例的极端X射线光变特征，而这种光变在通常类星体中非常罕见。我们推断这同样与超爱丁顿吸积的强吸积盘风产生的变化遮蔽相关。本项目产生了一些具有国际影响力的研究成果。