活动星系核外流的数值模拟研究

AGN outflow is one of the most active subjects in astrophysics in the present. It is closely related to two significant issues: the growth of the black holes and the evolution of host galaxies. Till now, AGN outflows with different properties have been detected from X-ray band to radio band, including warm absorber, UV absorber, NLR outflows in Seyfert galaxies, molecular outflows in ULIRGs, quasar BAL outflows, and so on. Physical models accounting for the formation of these AGN outflows and the relationship among them are still lacking. Based on observations obtained in recent years, theoretically, we will try to investigate the formation mechanisms of these outflows by numerical simulations. And in more general cases, we will explore the features of line profiles that corresponding to the three possible mechanisms -- cooling of the disk winds themselves, ISM driven by disk winds, ISM driven by AGN radiation, and provide a common criterion to determine the driven mechanism by line profile features. This research project covers scales from accretion disk to galaxy. By combining these studies in different scales, we can build up a unified and self-consistent physical picture for AGN outflows. This research project is of great significance in understanding the action of AGN on ISM, the coevolution of SMBH and host galaxies, and promoting studies of accretion disk theory.

活动星系核外流在当今天体物理学中是非常活跃的领域,它与黑洞增长和宿主星系演化这两个重要问题密切相关。目前从X射线到射电波段都观测到了不同性质的活动星系核外流，包括温热吸收体，紫外吸收体，Seyfert星系窄线区外流，极亮红外星系的分子外流，quasar宽吸收线外流等等。当前仍缺乏物理模型来解释这些外流的产生机制以及它们之间的相互关系。我们将以近几年的观测为基础，从理论角度用数值模拟的方法来研究这些外流的产生机制，并探讨在一般情况下，盘风本身冷却、盘风驱动星际介质与辐射驱动星际介质三种可能的机制分别对应的谱线轮廓特征，给出一个通过谱线轮廓判断驱动机制的通用标准。项目研究内容涵盖吸积盘尺度到星系尺度，通过多个尺度合并研究，我们可以建立一个统一、自洽的外流物理图像。项目对于理解AGN与星际介质的作用，黑洞和宿主星系的共同演化，以及推动吸积盘的理论研究具有重要意义。

活动星系核外流是天体物理领域中重要且热门的研究方向。我们先后完成了窄线区外流的理论研究工作，宽吸收线外流的大样本统计工作，宽吸收线变化的个源研究，银晕中大尺度气泡不对称特征的理论研究，星系团中弥散热气体的热传导系数，潮汐撕裂恒星事件（TDE）的二次爆发现象，TDE的年时标X射线余晖现象理论研究等7个工作。目前已发表或接收了7篇SCI论文（其中第1个工作因在项目获批前很快被接受发表而未能标注该基金），其中本人第一作者文章3篇，合作参与文章4篇，另有一篇第一作者文章已投稿MNRAS（该基金为第一标注）。其中一些工作发表在天体物理领域的顶级期刊（SCI-1区）：Nature Astronomy一篇, ApJL两篇。在这些工作中，我们率先提出并论证了窄线区外流的盘风驱动云团的理论模型，率先提出了用复合时标的方法确认宽吸收线外流的密度和位置，率先从个源中发现了宽吸收线光变探测率与复合时标的关系，率先研究了银晕中大尺度气泡的不对称性特征并揭示了自东向西运动的星系风的存在，创造性提出通过把含有热传导的星系际介质演化与观测对比来约束热传导系数的方法，率先在观测上发现了TDE在年时标上的X射线余晖现象，率先提出并验证了TDE的年时标X射线余晖现象的“外流冲击尘埃环”理论模型。这些工作的特点是：1.原创性高，而非对已有工作做一些修补工作；2.集中于热点问题，无论活动性核外流还是TDE都属于当前的前沿热点问题。因此这些成果对于推动人们对天体物理的深入了解具有重要的科学意义。