类星体He I*窄吸收线系统研究

Quasars do not evolve in isolation, they interact with the gas around them.Intrinsic absorption lines are importance diagnostics of gas properties in.quasar environments，but it’s difficult to decide if the absorption gas is physically intrinsic to the quasars from well-studied lines such as C IV and Mg II. On the other hand, He I* absorption lines, arising from metastable neutral helium, probe intrinsic absorption gas. The He I* multiplets, located at 2830，2946，3189，3889，10830 Å, are well separated and the oscillator strengths between the strongest and weakest lines are more than one order of magnitude, they can probe column densities with large dynamic range, especially sensitive to large column density gas. However, only a dozen of quasar He I*absorbers have been reported so far. In the project, we search for narrow He I*absorption lines from SDSS and BOSS quasar catalogs for the first time, which will result in an estimated detections of more than 500 narrow He I* absorbers. We will study the spatial distribution, physical properties, dynamics of these absorbers to understand the feeding and feedback processes of gas during the co-evolution of black holes and their host galaxies.

类星体的演化与其周围气体性质密切相关，内秉吸收线系统是研究类星体核区和寄主星系内气体的重要手段之一，但是难点在于通过常见的吸收线(Mg II, C IV等)难以确定其吸收气体是否为内秉。来自氦的三重态基态的He I*吸收是类星体内秉气体的示踪媒介；其多重线波长处于2830，2946，3189，3889，10830 埃，间距较大，不存在传统吸收线研究中的线混合问题；多重线振子强度差别百倍，探测的气体柱密度动态范围较大，能准确测量高柱密度气体。但是目前报道的类星体He I*窄吸收线系统仅有10个左右，本项目将首次基于大的类星体巡天光谱数据库SDSS与BOSS对类星体中的He I*窄吸收系统进行系统搜寻，预期得到500个以上的探测，并基于该样本研究类星体周围气体的空间分布、物理参数、动力学，从而研究黑洞和星系演化过程中气体的供给与反馈。

目前报道的类星体He I*窄吸收线系统仅有10个左右，本课题基于BOSS DR12中的30万个类星体证认出580个He I*窄吸收线类星体，完成了吸收线证认和吸收线的等值宽度、速度等观测性质的测量，并进行了统计分析。本课题提出一套新的观测策略(He I*+H I)，并通过TAP项目新申请观测验证了新方法可靠性。本课题共获批Palomar P200 5.1米望远镜7夜观测时间，进行近红外和光学近紫外光谱后随观测，覆盖观测波长从3200埃到2.5微米，为后续研究累积了关键数据。结合新获取的和历史数据，我们研究了该类吸收线的光变性质，发现连续谱光变引起的电离态改变是引起吸收线光变的主要原因。同时，我们发现He I*窄吸收线在类星体中是普遍存在的，光谱信噪比是影响其探测率的主要因素。我们发展了一套方法，通过对比观测和光致电离模型网格计算结果测量气体的密度、柱密度等物理参数，并能定位气体。大的样本数目、新的观测数据以及测量方法是理解He I*窄吸收线系统所示踪的气体及其在类星体和黑洞的相互作用等进一步工作的基础。基于该样本的部分研究已发表SCI论文两篇。