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简介

  
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有猛烈活动现象或剧烈物理过程的星系。又称激扰星系。包括类星体塞佛特星系射电星系、蝎虎天体星爆星系等。活动星系的最主要的特点是:星系中心区域有一个极小而极亮的核,称为活动星系核[1];强的非热连续谱;光谱中有宽的发射线。有的活动星系有快速光变,时标为几小时至几年。有的活动星系有明显的爆发现象,如喷流。活动星系的特点大多数是与活动星系核联系在一起的。有些活动星系,如类星体、蝎虎座BL型天体,辐射的绝大部分来自星系核,其他部分的辐射几乎观测不到。活动星系的数量约为正常星系总数的1%,其寿命约为一亿年。人类对活动星系的本质了解得还很少,活动星系的研究已成为星系天文学甚至整个天体物理中最活跃的领域之一。

  现在一般不严格区分活动星系和活动星系核。

  【活动星系核】某些星系中的特别明亮的,被认为是由于物质落向质量极大的黑洞而引起的。

活动星系和活动星系核

  一般不严格区分活动星系和活动星系核。

  
活动星系(图1)
活跃星系核(active galacticnucleus,缩写为AGN)是一类中央核区活动性很强的河外星系。这些星系显得比普通星系活跃,在从无线电波到伽玛射线的全波段里都发出很强的电磁辐射,光度大约在1036-1041J/s之间,人们将它们称为活跃星系。活跃星系核是这些星系明亮的核心部分,尺度通常在1光年上下,只占整个活跃星系的很小一部分。但由于其光度大大超过宿主星系,因此活跃星系核通常也指整个活跃星系。

  1960年代类星体发现以来,又相继发现了许多具有类似特征的天体,都是系外星系,统称为活跃星系核,共同点是光谱具有很高的红位移,表明距离远在宇宙学尺度上,同时光度很高,远远高于普通的星系。进一步观测显示,这些天体往往具有快速的光变,光变时标从数小时到到数日不等,显示其尺度只占整个星系的很小一部分。此外,活跃星系核的光谱范围非常宽,表现为非热辐射谱,还具有很强的发射线,同时往往伴有喷流现象。几十年来发现的活动星系核种类繁多,包括西佛星系、类星体、射电星系、蝎虎座BL型天体等,而且不同种类之间观测特征相互混杂。长期以来人们一直对它们的机制和演化感到困惑,投入了大量的人力物力进行研究,使得活动星系核成为20世纪90年代以来天文学最热门和最活跃的研究领域之一。目前得到广泛接受的观点认为,活动星系核由超大质量黑洞和吸积盘构成。依据理论和观测研究,人们建立了活动星系核标准模型,即中央是一个黑洞,周围的物质受到引力作用下落,在黑洞周围形成了吸积盘。由于耗散作用气体被加热到很高的温度,并逐渐下落到黑洞中央,并且形成了沿吸积盘法线方向的喷流。活动星系核的观测特征主要依赖于中心黑洞、吸积盘的特征以及视线方向。

分类

西佛星系

  
活动星系(图2)
西佛星系:最早被证认的活跃星系核。特点是核的亮度高,具有强的高电离发射线,谱线很宽,强大、变化的X射线,很强的红外辐射,大部分为漩涡星系,也有不规则星系。根据发射线的宽度、形状可分为Ⅰ型和Ⅱ型,Ⅰ型塞弗特星系具有宽的发射线,Ⅱ型只具有窄的发射线。进一步还可以划分成1.5、1.8、1.9等类型。

类星体

  类星体:具有非常大的红移,光度很高,光谱中有发射线,可见光波段为幂律谱,多数有X射线辐射,少部分具有很强的射电辐射。

射电星系

  射电星系:具有很强的射电辐射,大部分有两个辐射源,称为双源型射电星系。通常为椭圆星系。根据发射线的宽度大体可分为宽线射电星系(BLRG)和窄线射电星系(NLRG)。

蝎虎座BL型天体

  蝎虎座BL型天体:星系核非常亮,短时间曝光和恒星很类似。光度具有很快的变化,射电辐射有很强的偏振,光谱中既没有吸收线也没有发射线,因此其红移只能从宿主星系的光谱推断出来。

光学剧变类星体

  光学剧变类星体(OVV):光度具有很快的变化,往往是强射电源。与蝎虎座BL型天体合称耀变体(Blazar)。

低电离核发射线区

  低电离核发射线区(LINER):核光度比较低,具有低电离的核发射线区,有时发现为低光度的2型塞弗特星系。

窄线X射线星系

  窄线X射线星系(NLXG):具有高电离发射线,类似塞弗特星系,但光度较低。被认为是光谱受到星系内尘埃消光的塞弗特星系。

星爆星系

  星爆星系:具有巨大的恒星形成区,红外光度高于可见光光度,大部分为旋涡星系。属于活动星系,但与活动星系核的关系尚无定论。

其他

  除此之外还有N星系、兹威基星系、高偏振类星体(HPQ)、低光度活跃星系核(MAGN)、热星体(Warmer)等。

  根据射电波段的辐射,还可以分为射电宁静活动星系核与射电噪活动星系核两大类。其中,射电宁静活动星系核包括:低电离核发射线区、塞弗特星系、以及部分类星体,射电噪活动星系核包括射电噪类星体、耀变体(包括蝎虎座BL型天体和光学剧变类星体)、射电星系等。

模型

  
活动星系(图3)
活跃星系核的统一模型试图将两种或两种以上的活跃星系核用一个模型进行描述,不同类型的活跃星系核只是由于观测视角的不同。电波弱(radio-quiet)活跃星系核与电波强(radio-loud)活跃星系核分别具有各自的统一模型:电波弱统一模型和电波强统一模型。电波弱统一模型认为西佛Ⅰ型星系是直接观察到的光度较低的活跃星系核本身,西佛Ⅱ型星系则是由于视线方向上受到了环绕在吸积盘周围的遮蔽环的阻挡。如果活跃星系核的光度较高,直接观测到的就不是西佛I型星系而是类星体。电波强统一模型主要关注于高光度的电波强类星体,它们能够与窄发射线电波星系用类似电波弱统一模型的方式统一在一起,即电波星系被遮蔽环挡住了视线,而类星体没有。如果视线方向与喷流夹角非常小,则会观察到蝎虎BL型类星体(blazar)。
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