课题2   黑洞与星系的协同演化

pic2进一步深入研究低红移宇宙中黑洞质量与星系速度弥散之间的关系。在 HST公开数据中约有超过 1000 个星系的图像适合于这项研究。何子山小组使用自己设计的专门软件 GALFIT 系统处理了其中所有 I 型 AGN 的图像,更多的分析有待完成。此后,该小组将重点研究标度关系如何随红移演化。尽管已经有很多天文学家研究了这个问题,但我们团队具有很多优势,可以得到更为细致的物理参数。黑洞与星系恒星质量之间的标度关系被广泛认为是两种成分形成时密切相关的证据,但是如何实现?黑洞增长出现在恒星形成期间、还是之前或者之后?观测上可以比较黑洞的吸积率和寄主星系的恒星形成率, 来研究它们的先后关系。

我们将从类星体多波段能谱和单次测量的光谱中获得吸积率。当黑洞质量较为可靠地测量后,利用吸积盘模型就可以测量吸积率。另一种途径是通过宽线区的基本平面,可以从单次测量的光谱中获得无量纲吸积率。可以利用几种方法确定恒星形成率。何子山小组已经拥有从 PG 类星体样本(z < 0.5)中获得的多波段数据,非常适合于研究这个问题。王然与江林华参加了由 JCMT 观测的  COSMOS 视场中 AGN 的研究工作,提供了中等红移的样本。这样我们可以检验黑洞吸积率与星系恒星形成率之间的关系。

AGN 反馈过程的理论模型和观测检验是本项目的重要内容之一。通过 FAST射电观测(可以探测红移 z~0.4 的 HI)、以及典型的分子谱线、或者尘埃质量等方法测量气体质量,检验黑洞活动与气体相互作用产生的反馈。王然及其合作者已显著扩充了宇宙早期类星体寄主星系的气体样本。何子山小组已经得到了 z <0.5 的PG 类星体完备样本的完整红外光谱(1-500μm),也得到了基于 SDSS 选的类型 II 类星体的数据。我们也将从 X 射线观测出发研究反馈证据,细致的数值模拟工作也将进一步揭示反馈过程。此外, 我们也将利用 SDSS 在邻近宇宙的大样本数据,和 COSMOS, zCOSMOS 从红移 0 到红移 1 的多波段成像和光谱巡天数据,来研究宇宙大尺度结构和星系间的相互作用、 星系的并合和 AGN 触发机制。吴京文及其合作者发现的 Hot DOG 尘埃类星体是正处于 AGN 最剧烈的吸积和反馈阶段的最亮天体,可能存在于各个宇宙时期,对它们的进一步搜索和研究将有助于理解极端条件下的黑洞活动。