云南天文台在变脸活动星系核研究中获进展

5月10日，国际天体物理学杂志 The Astrophysical Journal 在线发表了中国科学院云南天文台博士研究生封海成、刘洪涛研究员与合作者的研究成果。该研究依托云南天文台丽江天文观测站2.4米望远镜，通过宽发射线反响映射观测开展了变脸活动星系核的研究。NGC 2617是一个变脸赛弗特星系：宽发射线从很强到极弱来回变化，即赛弗特星系光谱类型在1型和2型之间变化。

　　赛弗特星系是一类射电宁静活动星系核，绝大多数没有喷流，中心超大质量黑洞的吸积盘产生了连续谱辐射，电离连续谱照射宽线区气体云产生宽发射线。宽发射线反响映射就是测量光学紫外连续谱与宽发射线光变之间的时间延迟，研究活动星系核的宽线区尺度、几何结构等物理性质，并与宽发射线宽度结合，计算出中心黑洞的质量。反响映射观测研究的活动星系核有很多，反响映射观测的变脸活动星系核很少，NGC 2617就是其中的一个，而且NGC 2617还是一个双峰宽发射线活动星系核。反响映射观测对研究变脸活动星系核的中心物理结构有重要意义。

　　封海成等人利用丽江2.4米望远镜，在2019年10月到2020年5月期间，成功地对NGC 2617进行了分光观测和测光观测，在此期间，NGC 2617是赛弗特星系1型。在此之前，只有一个公开发表的2014年反响映射观测，2016年有光谱观测发现了Hβ双峰宽发射线。在封海成等人观测期间，NGC 2617比2014年亮了大约3倍，但是Hβ双峰宽发射线似乎消失了（图1）。双峰宽发射线可能与椭圆盘或者超大质量双黑洞有关。经过细致的数据分析，包括数据预处理、光谱定标及光谱拟合，他们测得了相应的光变曲线。

　　该研究团队第一次观测到了NGC 2617宽发射线的延迟时标速度分布图（图2）。宽发射线Hβ和Hα延迟时标速度分布不对称。发射线线心的延迟时标大于线两翼的延迟时标，延迟时标速度分布的峰值轻微蓝移。内流、外流或者开普勒吸积盘模型的理论预期与这些观测特征都不相符。由连续谱和宽发射线光变曲线的交叉相关得到：NGC 2617宽线区是分层电离的。该研究团队首次观测到了NGC 2617宽发射线Hα和He I的延迟时标。NGC 2617中心黑洞质量大约为两千万个太阳质量。

　　NGC 2617的历史观测资料表明，宽发射线的变化可能起源于黑洞吸积率的变化，宽发射线区结构复杂。这些新发现可以使我们更好地理解变脸活动星系核中心的物理结构与物理机制。

　　该研究得到国家自然科学基金、中国科学院天体结构与演化重点实验室、云南省基金的资助。

　　论文链接

　　图1：黑色：平均光谱，蓝色：宽发射线，红色：最佳拟合，灰色：宿主星系辐射，洋红色：窄发射线，橙色：幂律谱，青色：不拟合的波长范围。底部黑色曲线：残差。

图2：反响映射速度分布图和均方根光谱。