星系中心的中等质量黑洞研究

Astronomical observations have revealed that supermassive black holes (SMBHs) weighing over 1 billion solar mass exist at the center of galaxies ubiquitously. But their origin and formation mechenism are still nclear, which is a fundametnal unresovled problem in current Astronomy.A feasible approach is to sutdy intermiedate-mass black holes (IMBHs) at the center of (dwarf) galaxies. IMBHs can be regarded as the remnants of primordial'seeds'of SMBHs that did not grow up for some reason.Dong et al. (2012) found that there are a substantial number of IMBHs harbored in local (z<~0.3)'dwarf'active galactic nuclei (AGNs), whose mass is of the order of magnitude of 10^5 solar mass, which can be estimated with the line-width and luminosity of broad emission lines.We will carry out the following explorations: (1). to search for even smaller IMBHs (around 10^{4-5} solar mass, i.e., 1 order of magnitude smaller than the present IMBHs selected from the SDSS data set) using higher spectroscopic resolution, based on our'candidate broad-line AGNs'from the SDSS; (2). to search for IMBHs at higher redshifts (0.35<z<0.7) and then to study the redshift-evolution of IMBHs; (3). to study the host galaxies of IMBHs (particularly those with extreme properties) and the connections among IMBHs, compact stellar nuclei (namely nuclear star clusters) and host galaxies; (4). based on the telescopes at Lijiang Observatory, to perform reverberation mapping experiments to AGNs in the low-mass end by photometric method with narrow-band filters to monitor emission lines.

天文观测表明星系中心普遍存在超大质量黑洞(SMBH，质量大于百万个太阳)，但是我们尚不清楚SMBH的形成机制，这是当前天文学的一个基本性问题。一个解决途经是研究低红移(矮)星系中的中等质量黑洞(IMBH)，这种黑洞由于条件不足未能长成为SMBH。Dong et al.(2012)研究表明：质量在十万个太阳量级的IMBH大量存在于近邻(z <~ 0.3)"矮"活动星系核(AGN)中，它们的质量可通过宽发射线宽度与光度来计算。我们拟对我们的"SDSS候选宽线AGN样本"拍摄更高分辨率光谱,以寻找更小质量的IMBH（比SDSS确证的IMBH低一个量级）；寻找更高红移的IMBH(z>0.35)并研究IMBH的红移演化；研究IMBH寄主星系（特别是其中的若干极端种类）的性质以及IMBH、致密恒星核与寄主星系之间的联系；我们还将利用丽江观测站望远镜开展较低质量MBH的窄带测光方法反响映射(RM)测量。

质量介于恒星级黑洞与超大质量黑洞之间的中等质量黑洞（100—10^5 Msun；IMBH），关系到超大质量黑洞的形成与增长，是天文学中的一个基本问题。本项目在4个方面开展研究，取得了如下成果：.1.一方面我们继续Dong et al. (2012)方法在SDSS光谱库中搜寻黑洞质量10^{5—6} Msun的低质量AGN，获得目前为止最大的低质量AGN（或称IMBH AGN）样本；另一方面我们首次系统性地选取“<10^5太阳质量的IMBH”目标源样本，通过MMT、Magellan等国外大中型望远镜的观测，获得比“基于SDSS光谱证认的低质量AGN”质量小一个量级的IMBH小样本。.2.在低质量AGN的寄主星系方面，本项目侧重于强烈星系相互作用。发现了一批稀有的源，系统性地开展了近邻宇宙低质量AGN寄主星系的主并合发生率，次并合事件对于参与次并合的小星系的核活动的影响。.3.我们发展新方法挖掘FIRST巡天图像（流量极限深至0.5mJy），使得黑洞吸积基本面在中等质量段的数据点扩大到3倍；我们的样本表明：IMBH AGN也在X-ray吸积双星和超大质量黑洞活动星系核所确定的统一的基本面上。.4.我们开展了针对IMBH AGN在1pc—0.001pc尺度的燃料供给过程的数值模拟。我们发现：粘滞力矩所能导致的质量吸积率比很小，所导致的L/LEdd在0.001量级及以下，因此不足以解释我们观测到的IMBH AGN。