中國科大物理學(xué)院天文學(xué)系薛永泉教授課題組通過細(xì)致分析X射線空間望遠(yuǎn)鏡XMM-Newton新近釋放的觀測數(shù)據(jù)，首次發(fā)現(xiàn)活動星系核的準(zhǔn)周期振蕩頻率與該頻率附近不同X射線能段間光變時延之間存在遲滯演化現(xiàn)象。該成果以“First Observational Evidence for an Interconnected Evolution between Time Lag and QPO Frequency among AGNs”為題于1月24日在線發(fā)表在國際天文期刊《The Astrophysical Journal Letters》。
活動星系核是星系中心處于活躍吸積氣體物質(zhì)狀態(tài)的超大質(zhì)量黑洞，其準(zhǔn)周期振蕩的觀測數(shù)據(jù)十分有限，相關(guān)演化規(guī)律更是難以捉摸。窄線塞弗特1型星系RE J1034+396是一個被廣泛關(guān)注的活動星系核，該工作利用了XMM-Newton新近釋放的對其進(jìn)行的10次X射線觀測，可靠地探測到了它的X射線準(zhǔn)周期振蕩，細(xì)致分析了其相關(guān)特性，并探究了其長期演化趨勢。
在這10次觀測中，所有觀測都探測到了硬能段（1-4 keV）X射線的準(zhǔn)周期振蕩；軟能段（0.3-1 keV）和硬能段的準(zhǔn)周期振蕩信號展現(xiàn)出強烈的相關(guān)性；在準(zhǔn)周期振蕩頻率附近，軟能段的流量變化有時領(lǐng)先于硬能段（時延為正），而有時則相反（時延為負(fù)）。此外，這些觀測還幸運地首次捕捉到了RE J1034+396中兩次準(zhǔn)周期振蕩時延反轉(zhuǎn)（從時延為正變?yōu)闀r延為負(fù)）的全過程。更有意思的是，在其中一次時延反轉(zhuǎn)發(fā)生的前兩個星期時，準(zhǔn)周期振蕩頻率也發(fā)生了變化，暗示著時延反轉(zhuǎn)與頻率變化二者之間可能存在關(guān)聯(lián)；在時延-準(zhǔn)周期振蕩頻率的關(guān)系圖中，二者之間呈現(xiàn)出一個可能逆時針循環(huán)的遲滯演化軌跡。這些現(xiàn)象都是首次在活動星系核中被發(fā)現(xiàn)，為深入理解活動星系核X射線準(zhǔn)周期振蕩現(xiàn)象和超大質(zhì)量黑洞吸積盤內(nèi)區(qū)物理提供了重要的觀測線索。
圖：硬能段（1-4 keV）準(zhǔn)周期振蕩頻率和軟（0.3-1 keV）硬能段之間準(zhǔn)周期振蕩時延的演化。頂圖展示了二者隨時間的變化關(guān)系，底圖則展示了二者之間的演化關(guān)系。該工作分析的10次觀測用方塊表示。之前的兩次觀測（Obs-a和Obs-b來自Gierliński等人2008年和Jin等人2020年的工作）用圓點表示。顏色表示軟硬能段準(zhǔn)周期振蕩的相關(guān)性。紅色水平虛線標(biāo)記了零時延。觀測間隔以天為單位，用綠色標(biāo)注。
物理學(xué)院天文學(xué)系碩士研究生夏瑞崧為該工作的第一作者，劉昊博士后與薛永泉教授為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院、科技部和中國載人航天工程的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.3847/2041-8213/ad1bf2
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（物理學(xué)院天文學(xué)系、科研部）
