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有猛烈活動現象或劇烈物理過程的星系。又稱激擾星系。包括類星體、塞佛特星系、射電星系、蠍虎天體、星爆星系等。

1 活動星系 -術語介紹

活動星系活動星系

活動星系:有猛烈活動現象或劇烈物理過程的星系。又稱激擾星系。包括類星體、塞佛特星系、射電星系、蠍虎天體、星爆星系等。活動星系的最主要的特點是:星系中心區域有一個極小而極亮的核,稱為活動星系核;強的非熱連續譜;光譜中有寬的發射線。有的活動星系有快速光變,時標為幾小時至幾年。有的活動星系有明顯的爆發現象,如噴流。活動星系的特點大多數是與活動星系核聯繫在一起的。有些活動星系,如類星體、蠍虎座BL型天體,輻射的絕大部分來自星系核,其他部分的輻射幾乎觀測不到。活動星系的數量約為正常星系總數的1%,其壽命約為一億年。人類對活動星系的本質了解得還很少,活動星系的研究已成為星系天文學甚至整個天體物理中最活躍的領域之一。

一般不嚴格區分活動星系和活動星系核。

活躍星系核(active galactic nucleus,縮寫為AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系顯得比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段里都發出很強的電磁輻射,光度大約在1036-1041J/s之間,人們將它們稱為活躍星系。活躍星系核是這些星系明亮的核心部分,尺度通常在1光年上下,只佔整個活躍星系的很小一部分。但由於其光度大大超過宿主星系,因此活躍星系核通常也指整個活躍星系。

1960年代類星體發現以來,又相繼發現了許多具有類似特徵的天體,都是系外星系,統稱為活躍星系核,共同點是光譜具有很高的紅位移,表明距離遠在宇宙學尺度上,同時光度很高,遠遠高於普通的星系。進一步觀測顯示,這些天體往往具有快速的光變,光變時標從數小時到到數日不等,顯示其尺度只佔整個星系的很小一部分。此外,活躍星系核的光譜範圍非常寬,表現為非熱輻射譜,還具有很強的發射線,同時往往伴有噴流現象。幾十年來發現的活動星系核種類繁多,包括西佛星系、類星體、射電星系、蠍虎座BL型天體等,而且不同種類之間觀測特徵相互混雜。長期以來人們一直對它們的機制和演化感到困惑,投入了大量的人力物力進行研究,使得活動星系核成為20世紀90年代以來天文學最熱門和最活躍的研究領域之一。目前得到廣泛接受的觀點認為,活動星系核由超大質量黑洞和吸積盤構成。依據理論和觀測研究,人們建立了活動星系核標準模型,即中央是一個黑洞,周圍的物質受到引力作用下落,在黑洞周圍形成了吸積盤。由於耗散作用氣體被加熱到很高的溫度,並逐漸下落到黑洞中央,並且形成了沿吸積盤法線方向的噴流。活動星系核的觀測特徵主要依賴於中心黑洞、吸積盤的特徵以及視線方向。

2 活動星系 -分類

活動星系活動星系

各種活動星系核的觀測特徵依賴於所採用的觀測手段,而不是活動星系核本身。因此各種活動星系核特徵往往相互混雜在一起。雖然如此,它們大體上可分為如下幾類:

西佛星系(Seyfert galaxies):最早被證認的活躍星系核。特點是核的亮度高,具有強的高電離發射線,譜線很寬,強大、變化的X射線,很強的紅外輻射,大部分為漩渦星系,也有不規則星系。根據發射線的寬度、形狀可分為Ⅰ型和Ⅱ型,Ⅰ型塞弗特星系具有寬的發射線,Ⅱ型只具有窄的發射線。進一步還可以劃分成1.5、1.8、1.9等類型。

類星體(Quasars):具有非常大的紅移,光度很高,光譜中有發射線,可見光波段為冪律譜,多數有X射線輻射,少部分具有很強的射電輻射。

射電星系:具有很強的射電輻射,大部分有兩個輻射源,稱為雙源型射電星系。通常為橢圓星系。根據發射線的寬度大體可分為寬線射電星系(BLRG)和窄線射電星系(NLRG)。

蠍虎座BL型天體:星系核非常亮,短時間曝光和恆星很類似。光度具有很快的變化,射電輻射有很強的偏振,光譜中既沒有吸收線也沒有發射線,因此其紅移只能從宿主星系的光譜推斷出來。

光學劇變類星體(OVV):光度具有很快的變化,往往是強射電源。與蠍虎座BL型天體合稱耀變體(Blazar)。

低電離核發射線區(LINER):核光度比較低,具有低電離的核發射線區,有時發現為低光度的2型塞弗特星系。

窄線X射線星系(NLXG):具有高電離發射線,類似塞弗特星系,但光度較低。被認為是光譜受到星系內塵埃消光的塞弗特星系。

星爆星系:具有巨大的恆星形成區,紅外光度高於可見光光度,大部分為旋渦星系。屬於活動星系,但與活動星系核的關係尚無定論。
除此之外還有N星系、茲威基星系、高偏振類星體(HPQ)、低光度活躍星系核(MAGN)、熱星體(Warmer)等。

根據射電波段的輻射,還可以分為射電寧靜活動星系核與射電噪活動星系核兩大類。其中,射電寧靜活動星系核包括:低電離核發射線區、塞弗特星系、以及部分類星體,射電噪活動星系核包括射電噪類星體、耀變體(包括蠍虎座BL型天體和光學劇變類星體)、射電星系等。

3 活動星系 -統一模型

活動星系活動星系

活躍星系核的統一模型試圖將兩種或兩種以上的活躍星系核用一個模型進行描述,不同類型的活躍星系核只是由於觀測視角的不同。電波弱(radio-quiet)活躍星系核與電波強(radio-loud)活躍星系核分別具有各自的統一模型:電波弱統一模型和電波強統一模型。電波弱統一模型認為西佛Ⅰ型星系是直接觀察到的光度較低的活躍星系核本身,西佛Ⅱ型星系則是由於視線方向上受到了環繞在吸積盤周圍的遮蔽環的阻擋。如果活躍星系核的光度較高,直接觀測到的就不是西佛I型星系而是類星體。電波強統一模型主要關注於高光度的電波強類星體,它們能夠與窄發射線電波星系用類似電波弱統一模型的方式統一在一起,即電波星系被遮蔽環擋住了視線,而類星體沒有。如果視線方向與噴流夾角非常小,則會觀察到蠍虎BL型類星體(blazar)。

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