天文学论文活动星系和中心黑洞质量.doc

Central black hole mass of AGN
A thesis presented by

to

2010.12

活动星系和中心黑洞质量
摘要 活动星系中心存在超大质量黑洞，与吸积率和爱丁顿吸积率的比率一道,质量也是活动星系的一个基本因素。利用恒星速度弥散法计算黑洞质量。对恒星速度弥散法经验公式进行一定的修正。考虑恒星弥散速度法计算黑洞质量的误差来源。
关键词 活动星系 黑洞 黑洞质量 恒星速度弥散度
1.引言
观测表明，星系中心存在一个大质量黑洞。超大质量黑洞最直接证据来自银河系中心，在那里恒星绕中央黑洞转动的椭圆轨道已经被观测到了，其质量为个太阳质量。尽管超大质量黑洞是怎样形成的目前还未确定，但黑洞和核球质量的紧密相关性表明中心黑洞在星系形成及演化过程中扮演了重要角色。根据黑洞无毛定理，我们知道仅仅用质量、电荷及角动量就能描述黑洞。黑洞质量的确定，对于分析引力半径等黑洞参数，分析星系吸积演化，更好的描述吸积过程均具有重要意义。
研究中心黑洞质量的方法有很多种。对于不同天体具有不同的物理性质，导致计算中心黑洞的算法不同。恒星速度弥散法、短时表光变法和反响映射法被广泛应用于计算活动星系核的中心黑洞质量。一般星系中，黑洞质量和宿主星系的四个因素相关，分别是质量、光度、光度聚集度以及恒星速度弥散度。其中黑洞质量与宿主星系的恒星速度弥散度有很好的相关性。这意味着恒星速度弥散度对黑洞质量的影响巨大。若能准确测定恒星弥散速度，就能较好的估计黑洞质量。
本文采集样本星系的参数。采用恒星速度弥散法计算出样本星系质量。用最小二乘法分别计算出曲线拟合的量。考虑多普勒红移引起的误差项，对恒星速度弥散法进行误差分析。
2恒星速度弥散法
利用恒星速度弥散法计算黑洞质量，是至今较精确的经验公式。对于临近恒星的速度弥散度可直接由每颗成员星的空间速度和视向速度决定。对无法分辨单颗星的河外星系，只能根据星系中恒星累积的光谱来研究星系视向速度分布从而得到速度弥散度。辐射区域尺度的误差会影响黑洞质量的计算，因此恒星弥散法必须建立在反响映射法精确计算出黑洞质量的基础上。
文献中给出了黑洞质量和恒星弥散速度之间的经验公式：
（1）
文献中得出了黑洞质量和恒星弥散速度之间的关系式：
（2）
本文中取两者均值。

3.数据处理
3.1曲线拟合的最小二乘法
给定一组数据（i＝0，1，2，…，m），要求在函数类＝｛…｝中找一个函数使误差平方和：

其中… （）
本文中m=2,（1）为,（2）为。
对于（1）＝＝0.0074287
对于（2）＝＝0.007869195
而(1)+ (2)，有＝＝++2（1）（2）－）
而本文选取＝＝1/2
即可得
（3）
3.2用恒星弥散速度法计算部分黑洞质量
3.2.1部分同类型星系中心黑洞质量

Name
Type

（）
Mkn686
SY2
144
7.55
Mkn1018
SY1.5
195
8.06
NGC1566
SY1
100
6.79
NGC2841
SY1
209
6.85
NGC3362
SY2
92
7.23
NGC3982
SY1
62
8.02
NGC3998
SY1
319
7.26
NGC4117
SY2
95
7.60
NGC4388
SY2
119
7.45
NGC5252
SY1.9
190
6.94
NGC5929
SY2
121
8.18
NGC6104
SY1.5
148
6.13
NGC6100
SY1.5
136
8.90
Average mass
7.46

平均质量（）
标准偏差（）
7.4578622
0.263451

3.2.2分析不同类型活动星系核中心质量

4.结论
我们知道恒星速度弥散法只是经验公式，我们并不能确定恒星速度弥散度与黑洞质量之间的物理本质。只是总结出一个经验公式，不断修正验证。因此在计算时需要很苛刻的条件。影响恒星速度弥散法计算活动星系核中心黑洞质量的因素有：
（1） 由于在反响映射法中的任意误差都会导致辐射线区域尺度的误差，且辐射区域尺度与活动星系核的发光度存在一定的比例关系，辐射区域尺度产生误差便会影响到黑洞质量的计算。因此我们找出黑洞质量和恒星弥散速度的关系时，应该建立在反响映射法计算出精确黑洞质量的基础上，然后对样本进行分析，从而找出精确的黑洞质量和恒星弥散速度的经验公式。
（2） 样本必须大量，并且选取不同类型。由图可知活动星系核中心黑洞质量分布不同。星系类型的选取也会影响到曲线的拟合，影响公式的准确度。比较（3.2.1）与（3.2.2）结果。若对（3.2.1）进行曲线拟合，可得方程

显然，此结果和相去甚远。并不是我们想要的结果。分析原因可知，我们的样本数量过小，并且主要是SY类型。
（3） 恒星弥散速度法的主要参数是恒星弥散速度，而在的确定过程中，望远镜的分辨率、其他星系的光干扰、利用计算机警醒的光谱拟合诸多因素都会影响它的准确度。测量难度较高。
（4） 恒星弥散速度法其实是通过核球质量估计中心黑洞质量，它并不能直接确定黑洞质量。它所测得黑洞质量比实际黑洞质量要高一些，这可由文献【9】得到。
参考文献
[1]Kormendy J, Richstone D. ARA&A, 1995, 33: 581
[2] T remaine S, Gebhardt K, Bender R, et al. The slope of the black 2hole mass versus velocity dispersion, correlation [J] . Ap J, 2002, 574: 740.
[3]Gebhardt K, Bower G, et al. A Relationship between Nuclear:
[4]Black Hole Mass and Galaxy, Velocity Dispersion [ J].ApJ.,2000,539:13.
[5]付晓信,顾秋生,.赛弗特星系恒星速度弥散度的测量[J],天文学报,2010.1.第51卷第1期
[6]张江红,李咏波,方文惠,张雄,.活动星系核的演化与吸积率.云南师范大学学报.2009.9
[7]杨江河,樊军辉,.伽玛噪Blazar天体的中心黑洞质量.中国科学,2010年第40卷第3期：370～376
[8]鲍玉英,陈洛恩,张雄,彭朝阳,李怀珍,. RBLs与XBLs的多波段流量及中心黑洞质量的研究.物理学报,第59卷第5期,2010.
[9]谢照华,陈洛恩,郝建明,杜雷鸣,张雄,. Blazar黑洞质量.天文研究与技术,第4卷第2期,2007.6

Central black hole mass of AGN
Key word：AGN; black hole; black hole mass; stellar velocity dispersion.
朗读
显示对应的拉丁字符的拼音

Abstract:
There is a supermassive black hole exist in the center of active galactic nuclei, alone with the Eddington accretion rate and the rate of an accretion rate, quality is also an essential factor in active galaxies. Using stellar velocity dispersion calculates the black hole mass. Consider the quality of the black hole sources of error.