Seyfert 1 星系宽线区结构和动力学

Observing study on the structure and dynamics of broad-line region (BLR) is one of the hot topics in active galactic nuclei (AGN) , but the samples obtained the black hole mass are small by reverberation mapping (RM), the structure and dynamics of BLR are unknown. The BLR of Seyfert 1 Galaxies is unshielded by the dust along the line of sight, they are the best candidates for studying the structure and dynamics of BLR. Our previous studies discovered that the BLR size of NGC 5548 response the variations of luminosity with a delay, and investigated the periodic properties of 90 AGNs in light curves. The current application is going to measure black hole mass and study the structure and dynamics of BLR from the selected Seyfert 1 galaxies, and attempts to address the most important questions: 1) how does the radiation affect the structure and dynamics of BLR? 2) what are the physical explanations of double-peak broad line? 3) how to understand the diversity of the radius-luminosity relation? Black hole mass is a fundamental parameter for studying the co-evolution of massive black holes and host galaxies, it's an important to carry out this project.

活动星系核宽线区结构和动力学的观测研究一直是热点课题之一，但目前反响映射测得黑洞质量的样本小，宽线区结构和动力学图像依然很不清晰。赛弗特I型星系的尘埃环未遮挡视线方向上的宽线区，它们最适合用来观测研究宽线区结构和动力学。申请人曾经的工作从观测上发现NGC5548宽线区尺度相对光度变化的延迟响应现象，并研究了90个活动星系核的周期光变性质。本项目将从中选取一些特殊的赛弗特I型星系，通过反响映射测定黑洞质量并精细研究宽线区结构和动力学，试图回答以下重要问题：1）吸积盘的辐射压如何影响宽线区结构和动力学？2）双峰宽发射线的物理起源是什么？3）如何深入理解宽线区尺度与光度关系的多样性？黑洞质量是研究大质量黑洞与星系协同演化的一个基本物理量，开展本项目的研究具有基础意义。

黑洞质量是活动星系核的基本物理量之一，提高黑洞质量测量精度的关键是全面理解宽线区物理。目前，人类对活动星系核宽线区结构和起源的认识和理解存在很多不确定性，导致反响映射测量黑洞质量的精度不高。因此，本项目从问题出发，对十个精心挑选的活动星系核开展了反响映射光谱观测研究。为了从多个角度调查活动星系核宽线区物理，十个观测候选体都各具特色。它们有宽发射线存在双峰结构的双黑洞候选体，有核区存在超速外流的活动星系核，有X-射线光变与紫外光变不相关的活动星系核，和“变脸”活动星系核等。在数据处理与分析中我们充分利用了多个宽发射线的信息，从而实现从多个发射线去认识宽线区物理。对反响映射光谱监测数据进行详细分析研究，本项目发现活动星系核在长时标的光变中，宽线区运动学结构存在内流和维里化等形式并相互转换；初步发现活动星系核宽线区的运动学结构跟核区的超速外流存在关联；也发现活动星系核宽线区结构和运动学存在着更多的可能性。按照研究计划，本项目还利用反响映射观测的历史资料研究了活动星系核吸积盘的光变性质，发现高低吸积活动星系核光变的一致性以及连续谱光变时标与宽线区尺度的相关性；利用斯隆光谱库研究了活动星系核内部消光，发现宽线区和窄线区的明显消光现象。我们基本完成了本项目设定的研究目标，获得丰富的数据产品，积累了紧紧围绕丽江 2.4 米望远镜开展国际前沿课题研究的经验。数据挖掘和理论研究方面后续将有更多相关成果。