活动星系核尘埃环的形成与演化

尘埃环是活动星系核（AGN）统一模型中的一个关键成分，但是对于它的形成和演化过程并不清楚。由于尘埃的存在，使得AGN的辐射反馈可以显著地影响中心区尘埃的分布和结构。我们计划通过数值计算的方法完善我们提出的在各向异性的吸积盘辐射下形成尘埃环的模型，研究不同参数下（黑洞质量，吸积率，尘埃柱密度和含量等），尘埃结构在辐射的能量和动量作用下的含时演化过程。我们的模型预言在AGN开始活动的早期由于辐射反馈可能存在一个特殊的阶段，处于这个阶段的AGN没有宽线区，但是存在尘埃环。观测中发现的弱发射线AGN可能正是我们模型预言的特殊AGN，我们将通过研究弱发射线AGN的光变，红外辐射和偏振等性质来判断其辐射的起源，以及其尘埃环的性质是否与典型AGN存在差别，从而检验我们的理论模型。本项目的研究成果对于理解尘埃环的形成和演化过程以及AGN演化的历史都有重要的意义。

我们按照申请书中的计划，通过数值模拟和理论计算进一步拓展了我们提出的尘埃环演化模型；并通过多波段观测研究了我们模型中预言的处于活动星系核（AGN）演化特殊时期的弱发射线AGN。.(1) 我们对尘埃环结构在AGN辐射反馈下的演化开展了辐射流体力学模拟，并在AGN的直接辐射部分中包含了对频率的依赖。我们的模拟结果证实了由辐射压支撑的尘埃环存在的可能，并表明尘埃环的柱密度分布与爱丁顿比的相关性很弱。该结果与目前的AGN大样本观测性质一致，并为理解尘埃环结构和AGN性质的相关性提供了理论依据。.(2) 我们将之前提出的尘埃环临界角与爱丁顿比的理论关系应用到了团块状尘埃环结构上，从而首次使用一个自洽的模型计算了不同AGN的尘埃环覆盖因子。我们将模型与观测数据比较，可以较好地解释覆盖因子与AGN参数的相关性，并发现模型与数据间的弥散主要是由黑洞质量和热光度的测量误差造成的。.(3) 观测上发现的弱发射线AGN可能是我们的尘埃环演化模型预言的一类特殊AGN，所以我们对弱发射线AGN的起源开展了系统的观测研究。我们使用国内的光学望远镜对一批弱发射线AGN开展了测光监测，并发现其短时标光变的出现频次较低，与射电宁静AGN相似。这一结果表明其连续谱由吸积盘的辐射主导。.(4) 为了研究弱发射线AGN的低电离线的性质和测量其黑洞质量，我们使用Hale 5m望远镜对一批弱发射线AGN开展了近红外光谱观测。观测结果表明这些源的Halpha发射线强度与正常AGN类似，但是[O III]线很弱，同时有的源巴尔默减缩很大。我们进一步拟合了光谱，并通过Halpha宽发射线测量了黑洞质量。根据弱发射线AGN的光谱性质、黑洞质量、爱丁顿比，我们认为弱发射线AGN处于AGN演化的一个特殊阶段，其低电离线发射区已经形成，但是高电离线发射区尚未形成，同时其宽线区内可能还存在少量尘埃尚未蒸发。.我们在项目执行期间开展的研究对AGN反馈与尘埃环结构间的联系给出了定量化的结果，并加深了对AGN演化特殊阶段的认识。这些结果对构建一个自洽的AGN演化物理模型具有重要的意义。