活动星系核宽线区动力学和结构的观测研究

Reverberation mapping (RM) allows us to probe geometry and kinematics of broad-line region, and further, to obtain mass of black hole (BH) in a active galactic nucleus (AGN) by the delayed response of broad emission lines to the variation of continuum using the spectral data in a monitor of several months. Different from the method based on stellar kinematics which requires high spatial resolution, RM is probably the only reliable tool of measuring BH masses in AGNs. It has been widely used as a routine method because the observation and analysis in time domain are much easier and have only simple requirement to instruments of telescopes. At present, the accuracy of measuring black hole mass is 0.3dex. However, the requirement of measuring black hole masses with high precision makes it urgent to reveal the details of geometry and kinematics of broad-line region. This project aims to observe about 5 AGNs to investigate the geometry and kinematics of the broad-line regions by the methods including 2-dimensional RM, spectral principal component analysis and maximum entropy solution, and then to obtain black hole masses with high precision.

利用时间长度为数个月的光谱监测数据，人们可以获得活动星系核（active galactic nucleus: AGN）光谱中宽发射线对连续谱变化的延迟响应(reverberation mapping: RM)，从而进一步得到宽线区几何和动力学，以及中心黑洞质量等信息。不同于恒星动力学方法对空间分辨有极高要求，RM可能是唯一可靠测量AGNs中心黑洞质量的方法。在时域上观测和分析相对简单，对设备要求也简单，它已经成为一个通用方法。目前黑洞质量测量精度在0.3dex左右。但是，对黑洞质量高精度测量的科学需求，使得人们亟待揭示宽线区的动力学与几何结构的细节。本项目主要研究二维RM方法、光谱主成份分析法和最大熵方法，计划观测5个左右AGNs，分析观测数据，获得宽线区动力学和结构，高精度测量黑洞质量。

活动星系核（Active Galactic Nuclei: AGN）中心宽线区几何与动力学一直是未完全解开的谜题。特别是近些年来，利用反响映射（Reverberation Mapping: RM）方法对黑洞质量进行高精度测量的科学需求，使得人们亟待揭示宽线区的动力学与几何结构的细节。本项目主要研究速度分解的RM方法和最大熵方法解析宽线区的动力学和几何结构，为提高黑洞质量测量精度提供重要的科学参考。项目利用2D的RM测量方法测量了在丽江观测的一批高吸积率AGN发射线不同速度处的延迟响应，获得了它们初步的宽线区动力学信息，发现这些源与普通AGN有明显区别的初步证据；发展了最大熵方法并应用于著名的NGC5548，重建了目前质量最高的宽线区响应函数，精确解析了这个源的宽线区动力学；研究了宽线区年尺度的变化，发现了NGC5548存在辐射压对宽线区变化的影响；利用云南天文台2.4米望远镜对10个高吸积率AGN进行了光谱监测，发现高吸积率AGN的宽线区时间延迟较宽线区尺度-连续谱光度关系缩短的程度与FeII发射线强度和Hbeta轮廓强相关。这一系列研究结果，有助于深入理解宽线区的几何与动力学，未来对提高RM黑洞质量的测量精度有重要意义。