星系团团内介质冷却与中心星系活动的相关性研究

Cluster of galaxies is the biggest self-gravitationally bound system in the universe, which includes hundreds of galaxies. Usually, the brightest galaxy (BCG) locates in the cluster center. Between the galaxies fill the very hot plasma which called Intra-Cluster Medium (ICM). Now it has been identified theoretically and in observation that the Active nuclei of BCG could export tremendous energy to the ICM and make impact on the evolution of ICM. On the other side, the activity of BCG's nuclei is unavoidably influenced by the evolution of ICM. Because the clouds of cooled ICM will fall into the BCG and provide accretion material for the supermassive blackhole. However, this process and its effect to ICM's evolution have not been fully understood now. In this project, firstly, we will study the ICM cooling through the analysis of the X-ray data of the galaxy clusters. Secondly, we will acquire the information about star formation and blackhole accretion in BCG by data from optical observation. At the third step, we will build a model to describe how the cooled ICM enter in BCG and trigger the central AGN. Finally, we will simulate the evolution of ICM including such a process: the cooled ICM fall into the BCG and trigger the central AGN; at the same time, the energy from central AGN will prevent the further cooling of ICM. All of these results would help us understand the evolution of ICM in cluster's lifetime.

星系团是宇宙中最大的自引力结构，其内包含数百个星系，通常中心星系是其中最大的星系，团内介质是弥漫在星系间的高温等离子体。目前理论及观测上已经确认，中心星系核区活动时，其产生的大尺度喷流对团内介质演化有巨大的能量反馈。另一方面，中心星系的活动不可避免受会到团内介质演化的影响。当团内介质冷却后，由于热不稳定性会凝结成低温的云块落入中心星系中，为恒星形成和黑洞吸积提供原料。然而，此方面及其对团内介质演化的影响目前并没有被研究清楚。我们希望通过处理星系团X射线观测结果，结合气体热不稳定性研究团内介质冷却过程；分析中心星系光学观测数据，获取恒星形成及超大质量黑洞吸积的信息；理论上，建立星系团中冷却的团内介质进入中心星系，触发中心星系活动的物理模型，并和观测结果比较。最终，在包括团内介质冷却与中心星系活动相互作用过程的基础上，对团内介质演化进行数值模拟，从而确定团内介质长时标的能量演化。

星系团中团内介质与中心星系的共同演化问题，一直是星系团研究中的前沿领域。目前，虽然观测上已经发现中心星系的活动和团内介质演化存在着一定的相关性，但其中的具体物理过程并不完全清楚。.我们借助新的观测数据，首先通过反投影方法处理星系团X射线数据样本来获取团内介质的性质；然后提出了流速不变的冷流模型解释观测到的温度、密度分布，从而确定了团内介质流入中心星系的质量沉积率，在此基础上讨论了团内介质冷却进入中心星系补充恒星形成的物理图像；另外我们也分析星系M87的X射线光变，首次确认了M87中的活动星系核存在着年时标的光变，并用团块吸积的模型来解释了这种光变，说明了M87中黑洞的吸积模式主要是团块吸积；我们也试图用等离子体的热不稳定性来解释气体团块的产生，并做了简单的数值模拟。.通过上述研究工作，我们对团内介质冷却后如何进入中心星系从而影响星际介质的过程以及星系介质如何影响星系核活动的过程有了更深入的理解。在后续工作中，我们将完成团内介质与中心星系共同演化的数值模拟。