2025/8/15xkong@1第六章

河外星系研究歷史星系分類

星系測量特殊星系：活動(dòng)星系

星系團(tuán)

星系演化/~xkong/introast2025/8/15xkong@2LEARNINGGOALS活動(dòng)星系和正常星系主要區(qū)別是什么？賽弗特星系、射電星系、類星體特征？

活動(dòng)星系的中心能源機(jī)制和統(tǒng)一模型？活動(dòng)星系的如何形成和星系演化理論？2025/8/15xkong@3定義：具有明顯的劇烈活動(dòng)的一類星系星暴星系：內(nèi)部有巨大的恒星形成的爆發(fā)區(qū)。它的特征是紅外光度明顯高于光學(xué)光度活動(dòng)星系核：星系中心區(qū)域有一個(gè)極小而極亮的核；有強(qiáng)的非熱連續(xù)譜

活動(dòng)星系的數(shù)量約為正常星系總數(shù)的1%活動(dòng)星系2025/8/15xkong@4活動(dòng)星系和正常星系能譜分布不同中心能源機(jī)制差異

2025/8/15xkong@5星暴星系StarburstGalaxies星系中有巨大的恒星形成的爆發(fā)區(qū)特征是紅外光度明顯高于光學(xué)光度普通星系也形成恒星,但是形成的速度很慢.星暴星系中,恒星的形成是非常劇烈2025/8/15xkong@6星暴星系中恒星形成劇烈，將在較短時(shí)間內(nèi)(lessthanabillionyears)消耗掉其內(nèi)部的氣體starburstsaretemporary2025/8/15xkong@7星暴星系中形成很多大質(zhì)量恒星，他們演化到晚期發(fā)生超新星爆發(fā)，將產(chǎn)生星系風(fēng)M82isthearchetypalstarburstgalaxy.

2025/8/15xkong@8Agalacticwindinasmallgalaxycandriveawaymostofitsgas2025/8/15xkong@9星暴星系主要特征：如果以現(xiàn)在的恒星形成率(SFR)持續(xù)的形成恒星，將在遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于宇宙年齡(13.7Gyr)的時(shí)標(biāo)內(nèi)消耗掉其內(nèi)部氣體。Thisissometimesreferredtoasa"true"starburst.如果以現(xiàn)在的恒星形成率(SFR)持續(xù)的形成恒星，

其恒星形成時(shí)標(biāo)也遠(yuǎn)小于其動(dòng)力學(xué)時(shí)標(biāo)(perhapsonerotationperiodinadisktypegalaxy).ThecurrentSFR,normalisedbythepast-averagedSFRismuchgreaterthanunity2025/8/15xkong@10星暴的觸發(fā)機(jī)制星系的相互作用兩個(gè)星系的并合2025/8/15xkong@11活動(dòng)星系核

activegalacticnucleus(AGN)

AnAGNisacompactregionatthecentreofagalaxywhichhasamuchhigherthannormalluminosityoversomeoralloftheelectromagneticspectrum.AgalaxyhostinganAGNiscalledanactivegalaxy.2025/8/15xkong@12活動(dòng)星系核分類Radio-loudobjectsacontributionfromthejet(s)andthelobestheyinflatedominatestheluminosityoftheAGNRadio-loudquasars：射電類星體BLLacobjects

：蝎虎天體Radiogalaxies：射電星系Radio-quietobjectsaresimplersincejetandjet-relatedemissioncanbeneglected.Low-ionizationnuclearemission-lineregions(LINERs)：低電離核發(fā)射區(qū)Seyfertgalaxies

：賽弗特星系Radio-quietquasars/QSOs：射電寧靜類星體2025/8/15xkong@13活動(dòng)星系核特點(diǎn)能量極高的星系，中心是一個(gè)超大黑洞輻射絕大部分來自星系核，其他部分弱觀測特點(diǎn)：有的有快速光變，

時(shí)標(biāo)為幾小時(shí)至幾年有的有明顯的爆發(fā)現(xiàn)

象，如噴流（Jet）有的光譜中有寬的發(fā)

射線，如Ha譜線2025/8/15xkong@14非熱輻射正常星系：恒星黑體輻射，熱輻射AGN：非熱輻射，SED峰值在FIR2025/8/15xkong@15Brightnucleus,jetsandirregularappearance2025/8/15xkong@16High,rapidvariability光變時(shí)標(biāo):severaldaystooneyear→sizeofthepowersource<1lyr2025/8/15xkong@17AGN光譜：強(qiáng)的發(fā)射線和偏振2025/8/15xkong@18射電星系Radiogalaxy

通常指發(fā)出強(qiáng)烈的射電輻射（比一般的星系強(qiáng)一百到一百萬倍）的星系

射電星系大多為橢圓星系、巨橢圓星系和超巨橢圓星系2025/8/15xkong@19M87長時(shí)間曝光短時(shí)間曝光射電觀測NIR觀測2025/8/15xkong@20發(fā)出強(qiáng)烈的射電輻射(比一般的星系強(qiáng)102～106倍)的星系,

射電：(~1042-1045

ergs-1)

正常：(~1037-1039

ergs-1)射電連續(xù)譜一般為冪律譜，且有偏振，譜指數(shù)平均為0.75具有非熱性質(zhì)，起源于相對(duì)論性電子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的同步加速輻射射電星系的射電形態(tài)多樣，可分為致密型、核暈型、雙瓣型、頭尾型和包含多個(gè)子源的復(fù)雜形射電星系特征2025/8/15xkong@211954–CygnusAidentifiedwitha17.5maggalaxy–strongradiosourcescanbeopticallyfaint!1962-3C273identifiedwithastar-likeobjectwithpeculiarspectrum1931–KarlJanskydiscoversradioemissionfromtheGalaxy2025/8/15xkong@22NGC5128(CenA)radiogalaxyatabout2.5Mpc.HSTimage+VLA(6cm)image2025/8/15xkong@232025/8/15xkong@24M87(VirgoA)Thefirstgalaxyfoundtohavejets2025/8/15xkong@25Radioemissionisproducedbyhigh-speedelectronsinmagneticfieldsthroughsynchrotronradiationThesystemmayappeartousaseitheralobeoracore–haloradiogalaxy,dependingonourlocationwithrespecttothejetsandlobes.2025/8/15xkong@26HST觀測到的從活動(dòng)星系M87(射電星系)中心噴出的一個(gè)長度為5000光年的噴流

Thesynchrotronradiationofthejet(blue)contrastswiththestarlightfromthehostgalaxy(yellow).2025/8/15xkong@272025/8/15xkong@28賽弗特星系SeyfertGalaxies極亮的核區(qū)高電離發(fā)射線譜由譜線寬度分Sy1和Sy2namedafterCarlSeyfert,1943年首次發(fā)現(xiàn)了這類星系2025/8/15xkong@291943–CarlSeyfert–surveyofgalaxieswithstar-likenuclei&brightemissionlinesNGC7742isaspiralgalaxywithaprominentyellownucleussurroundedbyspiralarmscontainingmanyyoung,hotblue

stars.ItisaSeyfertgalaxy,andfirststudiedbyastronomer

CarlSeyfertinthe1940s.

2025/8/15xkong@30NGC4151的逐次深度曝光圖像Seyfert星系圖像深度觀測顯示其為旋渦星系2025/8/15xkong@312025/8/15xkong@32AlmostallSeyfertgalaxiesarespirals.About1%ofallbrightspiralgalaxiesareSeyfertgalaxies.Theluminositiesoftheirnucleiareabout~1043-1045

ergs-1,ofthesameorderasalltherestofthegalaxy.Seyfert星系多為旋渦星系射電星系多為橢圓星系2025/8/15xkong@33Sy2

≤103kms-1Sy1

~104kms-1TypeISeyferts寬的光譜發(fā)射線，velocitiesaround/high1000km/s.TypeIISeyferts窄的光譜發(fā)射線，haveverylowvelocitiesSeyfertgalaxies

分類2025/8/15xkong@34StarburstgalaxyM94SeyfertgalaxyNGC7742核更亮，寬發(fā)射線2025/8/15xkong@35蝎虎座BL型天體

BLLacObjectsBLLacGalaxies,whicharealsocalledblazars,weremisnamed.Thefirstonediscoveredwasgivenastarname(BLLac),inparticularanameassociatedwithstarsthatchangebrightness.theseareactuallygalaxieswithverybrightcentralregions,sobrightthattheylooklikeabrightstarwhenseenatgreatdistances.亮核狀天體，譜線很弱或無、具有快速光變2025/8/15xkong@361929年發(fā)現(xiàn)，蝎虎座BL型天體其名字來自其原型蝎虎座(Lacerta)的天體BL特征如下：亮度變化極大，可以在幾個(gè)星期內(nèi)增亮100倍

光譜一般缺乏發(fā)射線和吸收線恒星狀，非熱輻射主導(dǎo)的橢圓星系2025/8/15xkong@37位于大的橢圓星系onehundredimagesofBLLacgalaxiesNordicOpticalTelescope2025/8/15xkong@38Spectrashownoemissionorabsorptionlines-thisisafairlyunusualcharacteristicforagalaxy,especiallyanActiveGalaxyBLLacobjectshavespectradominatedbyafeaturelessnon-thermalcontinuum2025/8/15xkong@39OpticalspectraofsomeBLLacobjects

2025/8/15xkong@402025/8/15xkong@41Rapidandviolentvariabilitywithindaystomonths.2025/8/15xkong@42類星體QSOsQuasarswereoriginallythoughttobestarswithverystrangespectra.圖像和恒星相似，點(diǎn)源2025/8/15xkong@43Opticallyappearalmostaspointsources.Quasars–quasi-stellarradiosourcesQSOs–quasi-stellarobjects.Quasars,QSOs類星體3C273z=0.158

類星體的發(fā)現(xiàn)

(20世紀(jì)60年代四大天文發(fā)現(xiàn)之一）MaartenSchmidt2025/8/15xkong@44Thefirstquasar3C273withverystrong,wide,unknownemissionlinesIn1963MaartenSchmidtinterpretedtheopticalemissionlinesof3C273ashydrogenBalmerlinesredshiftedby16%.HST+VLA2025/8/15xkong@45大部分連續(xù)輻射位于紅外波段Quasars：超大質(zhì)量黑洞吸積周圍物質(zhì)，釋放能量2025/8/15xkong@46

Anartist'simpressionofagrowingquasaraquasarisacompacthaloofmattersurroundingthecentralsupermassiveblackholeofayounggalaxy.

2025/8/15xkong@47High-zQuasarscharacteristicsveryfastmoving–z=6.4(v~0.96*c).veryfaraway-Hubble'sLaw光譜中有寬/強(qiáng)的發(fā)射線

亮度極高：高紅移時(shí)仍然可以觀測到有些源存在光變：variableenergysourcesenergysource輻射區(qū)域?。?/p>

光變

光譜中存在大量低紅移吸收線系：Lymanalphaforest2025/8/15xkong@48SpectraofthecurrentlyhighestredshiftedquasarTheLymanAlphaForestisshowninthespectrumofthequasaronthebottom.

2025/8/15xkong@49GascloudsbetweenaquasarandEarthabsorbsomeofaquasar’slightWecanlearnaboutprotogalacticcloudsbystudyingtheabsorptionlinestheyproduceinquasarspectra2025/8/15xkong@50AGN的統(tǒng)一模型

UnifiedmodelsofAGN

活動(dòng)星系的特征高光度(>1012

LSun)非熱連續(xù)輻射快速光變

輻射源大小<1pc特殊形態(tài)（亮核、噴流）寬發(fā)射線

輻射源內(nèi)氣體高速運(yùn)動(dòng)Emitenergyoverawiderangeofwavelengths活動(dòng)星系核分類：Radiogal.、Sy1/2、QSOs、BLLac2025/8/15xkong@51中心大質(zhì)量黑洞，體積小黑洞外圍存在吸積盤吸積盤周圍存在氣體云吸積盤可以產(chǎn)生垂直與盤的噴流氣體云外圍有一個(gè)寬的冷塵埃環(huán)(torus)2025/8/15xkong@52活動(dòng)星系核的統(tǒng)一模型

不同類型的AGN只是由于觀測視角的不同：'orientation-basedunifiedmodels‘射電寧靜(radio-quiet)AGN統(tǒng)一模型：射電弱SyI型星系是直接觀察到的光度較低的AGN本身Sy2型星系是視線方向上受到了冷塵埃環(huán)的阻擋如果AGN光度較高，直接觀測到的就是類星體射電噪(radio-loud)AGN統(tǒng)一模型：

射電強(qiáng)射電星系被遮蔽環(huán)擋住了視線類星體沒有被遮蔽環(huán)擋住視線如果視線方向與噴流夾角小，觀察到蝎虎BL型天體2025/8/15xkong@532025/8/15xkong@542025/8/15xkong@55WhatisthepowersourceforAGN?2025/8/15xkong@56黑洞-吸積盤模型：能源機(jī)制星系的活動(dòng)性源于星系的核心區(qū)域超大質(zhì)量(106-1010M⊙)的黑洞，黑洞的物質(zhì)吸積提供了活動(dòng)星系的能源活動(dòng)星系核的“中央引擎”是一個(gè)超大質(zhì)量黑洞在引力的作用下，黑洞周圍的氣體朝黑洞下落具有角動(dòng)量的物質(zhì)，在黑洞周圍形成了吸積盤吸積盤中有耗散作用，氣體被加熱到很高溫度同時(shí)物質(zhì)下落到黑洞中央，釋放出