宽吸收线类星体的光学红外性质及光变研究

The quasar outflow consists of partial ionization and high-speed material near the quasar nucleus, can take out energy and momentum. It is now widely accepted as an important candidate playing a crucial role in the feedback of the black hole growth to impact galaxy formation and evolution. It could be the key physical process connecting nucleus activity and galaxy evolution. We propose to study the fraction of broad absorption line (BAL) quasars, the properties of optical and infrared continuum and emission lines, photometric variability of optical and radio bands, and variability of BALs. These results can help us to understand co-evolution of black holes and their host galaxies. We will fit all spectra in the SDSS-III (DR8 and BOSS QSO survey) to obtain the largest BAL quasar sample until now. With this large BAL quasar sample, we will compare properties of different BAL quasar sample with HiBALs, loBALs，FeLoBALs and mini-BALs，and study the causes of different broad absorption line regions (BALRs). SDSS stripe 82 is the repeated rectangular photometry region. It has been imaged approximately 80 times. We will measure the optical variability of BAL quasars located in this region using SDSS DR7 released multi-epoch data covering about nine years. The radio survey (FIRST and NVSS) affords us excellent preparation for the study of radio variability of BAL quasars and we expect to build a much larger polar-outflow sample with a size of about 100. We also will fellow up these BAL quasars with ground-based optical and NIR spectroscopy facilities and study the variability of BALs and the NIR emission properties of BAL quasars.

类星体外流由类星体核区附近部分电离的高速外流物质构成，携带巨大的能量和动量，是黑洞增长对星系形成演化反馈物理过程的重要候选者。从BAL类星体的比例、光学和红外连续谱及发射线性质、光学和射电光变、宽吸收线光变等几方面的研究可以帮助我们了解黑洞和星系的共同演化过程。在SDSS三期(SDSS-III)光谱中搜寻不同类型BALs将得到目前最大BAL类星体样本。使用大样本，我们对不同类型BAL类星体做对比研究，特别是之前较少研究的loBAL和FeLoBAL类星体，这将有利于我们了解不同类型BALRs的成因。SDSS stripe82 对天区平均超过80次的光学测光和FIRST、NVSS等射电观测数据可以用来研究BAL类星体的光学和射电光变，通过射电光变预计构建一个包含约100个类星体的极向外流样本。我们还将通过地面观测设备做后续的光学和近红外光谱观测，研究BALs光变和BAL类星体的红外发射特征。

类星体外流由类星体核区附近部分电离的高速外流物质构成，携带巨大的能量和动量,是黑洞增长对星系形成演化反馈物理过程的重要候选者。分别从BAL类星体的比例、吸收线性质与光学、红外连续谱及类星体基本参数之间的关系、BAL类星体伴随的其它吸收系统等多方面，研究了类星体吸收线外流的位置、密度、电离状态等外流气体本身性质和外流产生及加速机制、及宽吸收线外流作为重要能量及物质反馈在黑洞和星系的共同演化中的作用。具体内容为：开发了针对具有弱浅吸收槽的MgII、HeI等离子的LoBALs的搜寻、判别和测量程序，完善了针对强深吸收槽的CIV等离子的HiBALs精确测量程序。首次搜寻并发布一个大样本HeI BALs样本，利用HeI 多重线和其他离子吸收线有效地限定气体性质和位置，计算出外流气体的质量损失率和动能率，使得较大规模定量分析活动星系核宽吸收线外流气体成为可能。结合SDSS光谱巡天和WISE红外测光巡天，研究了BAL外流强度、速度与近红外连续谱谱形之间的关系，显示尘埃本征存在于外流中且可能促进外流的加速。首次在SDSS-III BOSS光谱中发现7个BAL类星体的光谱上探测到2250埃附近宽波段吸收过剩（EBBAs）。EBBAs和大麦哲伦云中的尘埃更为相似，很可能是银河尘埃在早期宇宙中的对应体。7个BAL类星体中，～70%（5个）为LoBALs，显著高于常规探测到LoBAL占比。参照活动星系核的演化模型，这些具有2250埃宽波段吸收过剩的类星体可能处于特殊演化阶段。结合历史光谱数据和国内2.16m、2.4m望远镜后续光谱观测数据，研究了一个均匀样本中28个BAL类星体在1到10 类星体静止系年时间尺度的BAL光变性质。5个变化强烈的BAL光变都是吸收相互重叠的低电离Fe吸收线源，即OFeLoBALs。通过吸收线的光谱分析及对吸收轮廓的理论模拟发现，吸收体是密度大于10^6 cm^-3距离中心电离源为亚秒差距和几十秒差距尺度的外流气体。而未出现强BAL光变的FeLoBALs都是低密度更大尺度（kpc）的外流气体。有无强烈BAL光变可能揭示了FeII吸收的双模分布。前者可能存在与活动星系核区环境，而后者很可能存在于星系环境。