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切伦科夫线状辐射理论及其在类星体宽发射线研究中的应用的新进展

日期:2014-11-08 阅读:1010

信息来源:刘当波研究组

最近我们的一篇总结性研究工作---“切伦科夫线状辐射对类星体宽发射线的重大贡献”,已经在国际上重要的天文杂志《天体物理期刊》【The Astrophysical Journal 780, 89 (2014)】发表。它第一次指明,观测到的类星体宽线是通常的原子(离子)发射线(束缚-束缚量子跃迁产生)和切伦科夫类发射线的混合线,两者有相近的强度。又进而论证,只有认识到宽线的混合线本质后,才能使长达30年的有关线起源,谱线奇特性质的诸多困惑和争论得到澄清。是该领域中的一个有意义的进展。

早在上世纪80年代,尤峻汉等人就从理论上提出了一种过去不为人知的产生原子分子谱线发射的全新物理机制:切伦科夫线状辐射。并指出它在类星体发射线研究中的重要性。它不是严格意义下的谱线, 而仅是靠近原子本征谱线的狭窄波段上的连续谱发射。故名‘线状发射’。此后该理论得到实验的证实。受到包括杨振宁,李政道,吴健雄等前辈学者的高度肯定。这鼓舞了我们课题小组继续在理论和天文应用上开展研究工作。

但是在天文应用中,引起一些疑虑和争论。关键问题是:1. 比起相对论电子其它辐射来,该辐射是否足够强,足以产生可以观测的效应?不被其它辐射湮没? 2. 类星体中是否有充分多相对论电子,足以保证该谱线发射机制的有效运行? 3. 该机制要求在的稠密气体中存在,是否因此受到强吸收?

本文比较了相对论电子所有的辐射效应的功率(包括相对论电子的电离/激发,韧致辐射,同步辐射,逆康普顿散射,以及切伦科夫线状辐射),定量证实了切伦科夫线辐射在类星体中的重要性。又以类星体3C 279为例,由其伽玛辐射的观测光度,估算其中相对论电子总数高达,足以产生强的切伦科夫线辐射。最后,我们引进‘逃逸概率法’讨论在稠密气体中切伦科夫线的吸收。结论是,对切伦科夫线的出射没有大的影响。最后,本文定量分析表明,该机制只在大于临界密度()的稠密气体中存在。这是该理论的新进展。

    本工作受到了国家自然科学基金(No.11078014)的资助。


 

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