类星体宽吸收线区的共振与电子散射偏振

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1、中国科学技术大学博士学位论文类星体宽吸收线区的共振与电子散射偏振姓名：王慧元申请学位级别：博士专业：天体物理指导教师：王挺贵;景益鹏20060501摘要大约10—20％的光学选类星体(QSOs)中存在着蓝移速度达到01光速的共振散射宽吸收线坑。一般来说，经常探测到的宽吸收线(BALl为高电离线，如CIV，NV，SiIV和OIV，这些宽吸收线类星体(BALQSOs)中有10％同时又存在低电离宽吸收线，如MgII，AIIII，甚至FeII。蓝移的吸收线说明它们产生于部分电离的从类星体外流的气体，也就是宽吸收线区fBALR)。宽吸收线区存在于所有的或者绝大多数的类星体里的观

2、点已经被广泛接受。观测证据倾向于认为宽吸收线区覆盖了吸积盘面附近一个较小的立体角。最近的工作又发现宽吸收线区对于软的甚至中等能量的x射线是光学厚的，典型的氢的柱密度为1023到>1024crn，并且对于主要的共振散射线也是光学厚的，光深在20至80之间。这表明电子散射和共振散射可能对于类星体的偏振有着重要的贡献。同时偏振观测表明宽吸收线类星体是射电宁静类星体中唯一的一类连续谱高偏振的类星体。并且发现吸收坑里的偏振度>连续谱的偏振>发射线的偏振，同时在吸收线附近存在着偏振方位角的转动等等。这为我们提供了丰富的信息用于研究宽吸收线区的几何以及动力学模型。本文详细介绍了作者

3、在博士期间在这方面所做的工作。我们用解析的方法仔细的研究了宽吸收线区的电子散射偏振对模型的依赖，并且使用Monte—Carlo方法检验了辐射转移的效果。首先我们假设了一个轴对称的，覆盖了赤道方向部分立体角的盘状外流模型。假设取宽吸收线区的覆盖因子为和观测相符合的20％，并且取氢的柱密度为一4×1023eifl_2f在x射线观测所得到的范围内1，我们发现，电子散射能够成功的预测观测所得到宽吸收线类星体和非宽吸收线类星体(non，BALQSOs)的连续谱的平均偏振度，O．43％和0．93％。这说明，电子散射足够产生观测所需要的偏振。然而射VIBALQSOs的散射偏振研究电

4、宁静类星体的观测偏振是一个弥散的分布，类星体的个数随着偏振度的增加降低，需要一个分布的参数模型来解释。我们发现，如果想得到观测的偏振分布，那么宽吸收线区产生的最大的偏振f从赤道方向上看去，也就是宽吸收线类星体的偏振)的分布有一个峰值：0．34％。这远小于观测所得到的宽吸收线类星体的平均偏振度。这一偏差可以用选择效应来解释：覆盖因子较大的宽吸收线区更容易产生较大的偏振，而这样的宽吸收线类星体更容易被观测到。我们又使用Monte—Carlo方法详细的研究了共振散射用以限制BALRs的光深几何以及动力学。我们采用了Lee，Blandford&Western(1994)对于共

5、振散射以及光子偏振态的描述，使用Sobolev-MonteCarlo近似(Lee&Blandford，1997)来跟踪光子。在外流几何以及动力学方面：我们考察了盘状以及漏斗状模型，采用了Murrayeta1．(1995)的外流径向速度模型并且计算了外流转动速度对于结果的影响。同利我们还考察了电子散射体和共振散射体的相对位置对于结果的影响。与观测比较，我们发现：(1)在径向加速外流中，对于双线共振散射在吸收坑里面能够产生达到9％的偏振，而对于单线，能够产生20％的偏振。而观测中发现有一小部分宽吸收线类星体的Nv和CIV吸收坑存在着更高的偏振度，这需要非单调速度分布的外流

6、模型或者电子散射的额外贡献，才能更好的解释。f21外流引入旋转速度，能够在宽吸收线中产生偏振角度的的转动。而只有大的张角的外流才能够产生大的偏振角度。f3)在一些宽吸收线类星体的偏振流量中发现的子吸收坑同样需要大的张角来解释。f41对于某些类星体，共振散射贡献了相当比重的流量给Nv发射线，甚至可能使得Nv线变得非常的强。(5)共振散射产生的独特的偏振角度和偏振流量的不对称性，可以用来作为宽吸收线区是否存在于非宽吸收线类星体的检验标准。AbstractAbout10—20％opticallyselectedQSOsexhibitbroadabsorptiontrough

7、sinresonantlinesuptoO．1eblue—wardofthecorrespondingemissionlines．UsuallytheBroadAbsorptionLines(BAL)aredetectedonlyinhighionizationones，SUchasCIV，NV、SiIVandOVI，namedhighionizedBAL，but10％ofBALqSOsshowalsolowioaizationlines，suchasMgII，AIlIIandevenFelI．Theblueshlfcoftheabsorptionl