薛永泉中国科学技术大学天文系

EP科学论证启动会暨第一次科学工作组会议北京， 2013/11/15

EP： AGN及巡天观测相关科学

提纲

• AGN科学目标• 巡天观测科学目标• 总结

提纲

• AGN科学目标• 巡天观测科学目标• 总结

• AGN典型观测特征：光变吸积系统物理信息

• 采样均匀、时标长于几年的监测数据相当匮乏

• EP：以百秒到年的采样频率同时监测上千个 AGN，获得前所未有的大样本的光变数据

AGN的科学目标之间互相关联

1.1 大样本 AGN的 X射线光变功率谱密度

(McHardy 2006)

• 吸积态：类似黑洞双星的高态？• 不同尺度黑洞系统的统一理论描述？

(Kelly et al. 2013)

(McHardy et al. 2005)

• PSD的特征截断时标与黑洞质量相关？• PSD的 RSVP（单位时间随机光变功率）与黑洞质量相关？• 进一步确证相关性，从而有效估计 AGN质量？

(Kelly et al. 2013)

1.2 监测研究 AGN的罕见大幅光变和耀发

• 曾在少数的（射电宁静） AGN中被观测到• 实时预警多波段后随观测认识罕见的激烈变化过程

1.3 研究 AGN各个子类的 X射线光变特性

• 尤其是研究较少但重要的 AGN类型• 例如窄线塞弗特 1型星系（ NLS1） --- 较小黑洞质量、较高吸积率 --- 可能对应于黑洞双星的甚高态• 例如邻近的低光度 AGN

• X射线光变幅度（ XVA）和黑洞质量的相关性：小的内在弥散• EP能够长时间监测上千 AGN，计算 XVA，估计黑洞质量

(Zhou et al. 2010) (Ponti et al. 2012)

• Soft/negative lag frequency与黑洞质量间的相关性？• Soft/negative lag absolute amplitude与黑洞质量的相关性？• 光变监测 soft/hard band lag analysis 黑洞质量？

(De Marco et al. 2013)

1.4 揭示 AGN的软 X射线超本质

• 软 X射线超辐射（ 2keV以下）起源：未解之谜• 可能模型：或许是不止一种起源 --- 吸积盘的高能Wein尾巴（ Yuan et al. 2010） --- 中等温度电子的散射 --- 吸积盘的反射 --- 电离气体的吸收（ Done et al. 2007）• 模型的检验：长期的光变和光谱变化数据

(Crummy et al. 2006)

1.5 捕捉 AGN的吸积态转变

(Yuan et al. 2004)

• 类似于黑洞双星的吸积态转变在 AGN中基本未被观测到： --- AGN处于某个吸积态的时标可能很长，不易观测

NGC 7589

Seyfert galaxy: RX J1301.9+2747 --- 高度光变，宁静态闪耀态 --- 谱极软，谱指数 7.14.4

(Sun, Shu, Wang 2013)

• 监测的样本足够大：统计上有可能捕捉到这样的事例• 大样本、长时标、采样均匀的监测： --- 发现更多事例 --- 捕捉剧烈光变和耀发 --- 检验大质量黑洞吸积态转变的猜想

1.6 搜寻证认 AGN的甚低态

(Grupe et al. 2008)

• 甚低态成为研究 AGN光谱态模型的一个关键： --- 当 X射线流量极弱时，一些谱特征变得相对显著• 目前只有十几个 AGN的甚低态被证认（ e.g., Grupe et

al. 2008）

• 连续监测大样本的 AGN： --- 增加证认数目 --- 更可靠的统计结果利于甄别模型 --- 给出 AGN（个体或子类）进入甚低态的频度 --- 启动机会源（ ToO）后随观测得到深度 X射线光谱

（相对论性铁发射线，吸积盘性质，电离气体）

1.7 研究射电强 AGN相对论性喷流的辐射

• 耀变体（ blazar）：相对论性喷流光变最为显著特征• 最大样本的耀变体 X射线监测： --- 不同时标、采样均匀 --- 发现更多喷流爆发现象 --- 系统研究爆发现象

(Xue & Cui 2005)

(Xue, Yuan, Cui 2006)

1.8 研究 AGN的 X射线吸收的长期变化

• 探索 AGN中心区域的物质密度、分布和运动

1.9 获得 AGN完备样本并研究其演化

• 几年数据积累：发现全天新的 I型 AGN和 QSO候选体• 利用 X射线光变选取 AGN：发现一批以往巡天遗漏的 AGN/

QSO• 完善 AGN/QSO样本的完备性• 更为准确的 AGN/QSO光度函数及其宇宙学演化

提纲

• AGN科学目标• 巡天观测科学目标• 总结

• EP将能开展以下大样本天体 X射线时变检测研究内容：

--- 各种子类的 AGN/大质量黑洞 --- 黑洞和中子星 X射线双星，微类星体，激变变星 --- 超亮 X射线源和中等质量黑洞

全天 X射线源表、天图、时序电影• 长期扫描监测• 几年积分曝光• 深的 X射线全天巡天数据• 高质量的全天 X射线源表、天图、时序电影 --- 最终探测到几十万个软 X射线源 --- 大部分暗于 RASS的极限流量 --- 构建互联网数据库供国内外研究者查询下载，提高 EP科学产出，扩大影响？

提纲

• AGN科学目标• 巡天观测科学目标• 总结

全天 X射线源表、

天图、时序电影

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