兩類Seyfert星系的黑洞質(zhì)量與吸積率＊

徐云冰， 易庭豐

（云南師范大學(xué) 物理與電子信息學(xué)院，云南 昆明650092）

1 引 言

Seyfert星系與類星體極為相似，其光譜中有很多高電離發(fā)射線，Weedman根據(jù)發(fā)射線寬度將Seyfert星系分為Seyfert 1和Seyfert 2星系［1－2］.Osterbrock認為Seyfert 1和Seyfert 2星系本質(zhì)上是同樣的天體［3］.黑洞質(zhì)量和吸積率是活動星系核的基本特性［4］，準確的黑洞質(zhì)量可以更好的限定吸積過程、確定吸積率和傾角［5］.吸積率在黑洞演化過程中起著重要作用［6］.因此，研究Seyfet星系中心的黑洞質(zhì)量及其與吸積率、熱光度和紅移之間的關(guān)系，可以研究Seyfert 1和Seyfert 2星系之間的演化，進而驗證活動星系核的統(tǒng)一模型.吳學(xué)兵等結(jié)合黑洞質(zhì)量計算了17個Seyfert 1星系吸積盤的傾角［7］，Bian ＆Zhao研究了更大的樣本，得到了17個Seyfert 1星系和17個PG類星體吸積盤的傾角［8］.

為了進一步研究兩類Seyfert星系之間的演化規(guī)律，我們收集了89個Seyfert星系（38個Seyfert 1星系，51個seyfert 2星系）樣本，利用反響映射法［9］和恒星彌散速度法［10］計算出這些Seyfert星系的黑洞質(zhì)量、愛丁頓比率，分別研究了Seyfert 1和Seyfert 2星系的黑洞質(zhì)量與吸積率、熱光度、紅移之間的相關(guān)性，討論了Seyfert 1和Seyfert 2星系之間的演化，結(jié)果支持了活動星系核的統(tǒng)一模型.

2 方法和樣本

2.1 中心黑洞質(zhì)量的估算

Kaspi等找到半峰全寬值的大小與5 100?波段連續(xù)譜的發(fā)光度之間的關(guān)系并得到中心黑洞質(zhì)量公式［9］：

Tremaine等得到中心黑洞質(zhì)量和恒星彌散速度之間的經(jīng)驗公式［10］：

2.2 愛丁頓吸積率

根據(jù)吸積盤模型［9］，愛丁頓比等于熱光度與愛丁頓光度之比：

2.3 數(shù)據(jù)樣本

樣本數(shù)據(jù)主要從文獻［9，11－13］中獲得.

續(xù)表1

表2 恒星彌散速度法處理的數(shù)據(jù)樣本Table 2 The results calculated by central emission velocity method

續(xù)表2

3 兩類Seyfert星系的特性

3.1 黑洞質(zhì)量和吸積率

圖1 Seyfert 1星系的黑洞質(zhì)量和愛丁頓吸積率Fig.1 The black hole mass vs Eddington ratio for seyfert 1

圖2 Seyfert 2星系的黑洞質(zhì)量和愛丁頓吸積率 Fig.2 The black hole mass vs Eddington ratio for seyfert 2

圖1 和圖2分別是Seyfert 1和Seyfert 2星系的黑洞質(zhì)量和愛丁頓吸積率的關(guān)系圖.利用最小二乘法可以得到：Seyfert 1星系的黑洞質(zhì)量和愛丁頓吸積率之間具有強相關(guān)性，Seyfert 2星系的黑洞質(zhì)量和愛丁頓吸積率之間具有弱的負相關(guān)性.

表3 線性回歸分析結(jié)果Table 3 The results of linear regression

3.2 黑洞質(zhì)量和熱光度

圖3 Seyfert 1星系的黑洞質(zhì)量和熱光度 Fig.3 The black hole mass vs bolometric luminosity for Seyfert 1

圖4 Seyfert 2星系的黑洞質(zhì)量和熱光度 Fig.4 The black hole mass vs bolometric luminosity for Seyfert 2

圖3 和圖4分別是Seyfert 1和Seyfert 2星系的黑洞質(zhì)量和熱光度的關(guān)系圖，利用最小二乘法分析了兩類Seyfert星系的黑洞質(zhì)量和熱光度之間的相關(guān)性，并將分析結(jié)果記錄在表3中.從表3可知：Seyfert 1星系的黑洞質(zhì)量和熱光度之間具有強相關(guān)性，而Seyfert 2星系的黑洞質(zhì)量和熱光度之間具有弱相關(guān)性.

3.3 黑洞質(zhì)量和紅移

圖5 Seyfert 1星系的黑洞質(zhì)量和紅移 Fig.5 The black hole mass vs the redshift for seyfert 1

圖6 Seyfert 2星系的黑洞質(zhì)量和紅移 Fig.6 The black hole mass vs the redshift for seyfert 2

圖5 和圖6分別是Seyfert 1和Seyfert 2星系的黑洞質(zhì)量和紅移的關(guān)系圖，利用最小二乘法對它們之間的相關(guān)性進行統(tǒng)計分析，分析結(jié)果記錄在表3中，從表3可知：Seyfert 1星系的黑洞質(zhì)量和紅移之間具有強相關(guān)性，Seyfert 2星系的黑洞質(zhì)量和紅移之間具有弱相關(guān)性.

4 討論和結(jié)論

上世紀七十年代，Weedman把Seyfert星系分為Seyfert 1和Seyfert 2星系［1－2］.從此，兩類Seyfert星系的觀測差異是由于取向效應(yīng)還是由于其內(nèi)稟物理性質(zhì)的不同就受到人們的普遍關(guān)注，Seyfert 1的噴流方向與觀測者視線的夾角較小，而Seyfert 2的噴流與視線的夾角較大.Osterbrock認為Seyfert 1和Seyfert 2星系的物理本質(zhì)相同，其差別僅在于取向效應(yīng)［3］.劉汝良分析了70個Seyfert星系的形態(tài)，認為兩類Seyfert星系形態(tài)上的不同可能反映了它們能源的不同，爆發(fā)活動加速并促進星系的演化，使星系從Seyfert 1形態(tài)演化到Seyfert 2形態(tài)［14］.顧秋生等認為Seyfert 1和Seyfert 2的差別不僅與視線方向有關(guān)，而且與星系的環(huán)境、演化和星系核的活動有關(guān)，它們在活動星系核的統(tǒng)一模型研究中具有重要作用［15］.

本文分析了89個Seyfert星系樣本的黑洞質(zhì)量與吸積率、熱光度、紅移之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：Seyfert 1星系的黑洞質(zhì)量與愛丁頓吸積率、熱光度、紅移之間具有強相關(guān)性，Seyfert 2星系的黑洞質(zhì)量與愛丁頓吸積率之間具有弱的負相關(guān)性，和熱光度、紅移之間具有弱相關(guān)性.這種差異可能由以下幾個原因造成：（1）黑洞質(zhì)量估算方法的差異.Seyfert 1星系的黑洞質(zhì)量主要是由反響映射法獲得，單個黑洞質(zhì)量估算結(jié)果精度高；Seyfert 2星系的黑洞質(zhì)量由恒星彌散速度方法獲得，該方法是統(tǒng)計方法，單個黑洞質(zhì)量的估算結(jié)果不確定度較大，整體樣本黑洞質(zhì)量的分布跨度很大，導(dǎo)致Seyfert 2星系黑洞質(zhì)量分布彌散.（2）觀測者的視角不同.Seyfert 1星系是視角較小的觀測結(jié)果；Seyfert 2星系是視角較大的觀測結(jié)果.以上兩個原因?qū)е铝藘深怱eyfert星系黑洞質(zhì)量和吸積率、熱光度、紅移之間相關(guān)性的強弱不同.（3）內(nèi)稟物理性質(zhì)的不同.Seyfert 1星系黑洞質(zhì)量和吸積率的相關(guān)性和Seyfert 2星系黑洞質(zhì)量和吸積率的相關(guān)性正負的不同表明：Seyfert 2星系是Seyfert 1星系演化的后期，隨著黑洞質(zhì)量的增大，其周圍的氣體和塵埃減少，吸積率逐漸減?。?，16］.

因此，我們認為兩類seyfert星系之間觀測特征的差異不僅與取向效應(yīng)有關(guān)，而且還可能與星系的環(huán)境、演化和星系核的活動有關(guān)［15］.

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