Blazar伽马射线辐射的起源研究

Blazars are one of most important objects emitting gamma-ray radiation. They are used to study the processes of accretion, jet and particle acceleration in AGNs. However, the origins of gamma-ray emission in blazars have many questions. The observed gamma-ray properties, including fast variability and very hard spectrum in TeV energy band, very high energy gamma-ray emission and GeV spectral break in FSRQs, challenge the traditionally leptonic and hadronic model. The project will analyze the physical processes in gamma-ray emitting region comprehensively and investigate the relation and rationality of physical parameters. The interaction of lepton, hadrons, particle acceleration and soft photon field will be explored to find the gamma-ray production mechanism in blazars.

Blazar是伽马射线辐射的重要天体之一，也是研究活动星系核的吸积、喷流、粒子加速等物理过程的重要天体。然而，blazar伽马射线辐射的起源仍然存在许多问题，观测到TeV辐射的快速光变、非常硬的TeV辐射谱、FSRQ的甚高能伽马射线辐射、FSRQ的GeV辐射谱分段等，挑战传统的轻子和强子辐射模型。项目将综合分析伽马射线辐射区的物理过程，发展轻子-重子辐射模型，考虑辐射区的结构和多辐射成分耦合，研究辐射区中物理参量的关联和合理性，探讨辐射区的轻子、强子、粒子加速、软光子场等相互作用，揭示blazar伽马射线辐射起源的物理本质。

项目利用伽马射线和多波段的观测资料，开展了耀变体的观测和理论研究，以及相关课题的研究。重点开展了耀变体的伽马辐射特性、辐射机制及应用研究；耀变体的高能辐射及偏振特性研究；耀变体的伽马射线辐射位置限定研究；耀变体的高能辐射光变性质研究；TeV耀变体的辐射性质及红移限定的研究。取得如下主要研究进展和成果：（1）采用马尔科夫蒙特卡洛（MCMC）方法系统研究了GeV-TeV BL Lacs天体样本的物理性质，给出物理参数分布、黑洞吸积、喷流的物理性质；（2）提出估算TeV BL Lac天体红移的新方法，红移作为一种自由参数，基于一维SSC辐射机制，通过对光学到GeV波段能谱的拟合，再将拟合到的能谱通过EBL消光后插值到TeV能段，考虑到EBL吸收只与红移有关，通过比较观测到的多波段能谱和拟合得到的能谱，估算耀变体的红移。（3）提出确定blazar伽马辐射区的一种方法，基于一维辐射模型,通过测量射电波段核移动效应，可以推测喷流射电核的磁场和其离中心超大质量黑洞的距离，只要知道伽玛辐射区的磁场，就可根据上述磁场和距离关系，确定伽玛辐射区的位置。（4）提出检验blazar伽玛射线辐射准周期震荡机制的方法，用于检验相对论喷流Doppler因子周期变化引起的准周期震荡。（5）发现TeV耀变体的等离子体不稳定性对星系际磁场确定的影响甚微。（6）提出利用耀变体贡献的大于10GeV能段的河外伽马背景辐射谱，限制哈勃常数和宇宙物质密度。