射电类星体辐射压的研究＊

陈永云， 张雄， 熊定荣

（云南师范大学 物理与电子信息学院，云南 昆明650500）

1 引 言

射电类星体间的射电辐射存在巨大的差异，根据这一差异可将射电类星体分为射电噪类星体（RLQs）和射电宁静类星体（RQQs）［1－2］.一般使用射电噪度R来区分RQQs和RLQs，通常使用5GHz的光度与B波段的光度之比来计算射电噪度，即R＝Lν（6cm）／Lν（B），取 R＝10为 RQQs和RLQs的分界线，R＞10为RLQs，R＜10为RQQs.另外一种分类的标准是依据射电光度L6cm，取L6cm≈1024W·Hz－1·Sr－1为RQQs和RLQs的分界线，射电光度大于1024W·Hz－1·Sr－1是RLQs，反之是 RQQs［3－6］.Strittmatter等人［7］发 现 电 噪度R分布呈双峰状，Kellermann等人［8］证实了这一结论，Miller等人［9］等人对光学选类星体样本研究发现，大多数光学选类星体是RQQs，仅仅只有10%～20%的光学选类星体是RLQs.最近，一些人研究射电选类星体发现射电噪度R分布在一个很宽的范围，其分布呈双峰状的结论受到质疑［10－14］.大多数的研究发现 RLQs的射电辐射是由喷流形成的，而RQQs的射电辐射是由吸积盘形成的，其内禀因素仍然不清楚［15－16］.对于 RLQs和RQQs，许多人研究了黑洞质量与射电噪度R或射电光度之间的关系，一部分研究结果显示它们之间有关系，而另外的一些研究结果却显示它们之间没有关系［17－25］.黑洞质量通常被作为研究RLQs和RQQs的重要参量，大多数研究发现射电辐射产生的相对论电子形成了喷流，用黑洞质量来了解喷流的起源和射电类星体的性质具有重要的意义［26－34］.最近 Marconi［35］等人指出辐射压对宽线气体云的运动有重要影响，在进行黑洞质量估算时应考虑辐射压的影响［36］.根据这些研究背景，我们计算了RQQs和RLQs考虑辐射压的影响时的黑洞质量.应用一元线性回归方法对黑洞质量、射电光学强度比、热光度、红移、5GHz射电光度之间的相关性进行分析，并研究了考虑辐射压的爱丁顿吸积、Hβ发射线宽度、黑洞质量等的分布，得到一些结果和结论.

2 黑洞质量计算方法

Miller和Vestergaard研究发现宽线区半径RBLR和5 100Å光度有关系［9，32，37－40］，即RBLR：

Laor［17］用Hβ的发射线宽度计算黑洞质量，根据以下公式来计算黑洞质量：

在（1）和（2）式中It－days为光天，G为引力常数，FWHM为 Hβ发射线宽度，尺度因子f＝3［29－32］.当考虑辐射压时，黑洞质量估算公式为［36］

3 射电类星体的黑洞质量与热光度、射电噪度、射电光度、红移之间的相关性分析

图1和图2分别是RQQs未考虑辐射压和考虑辐射压计算的黑洞质量与热光度的关系图.图3和图4分别是RLQs未考虑辐射压和考虑辐射压计算的黑洞质量与热光度的关系图.利用ORIGIN分析了它们的黑洞质量和热光度之间的关系，得到如下结论：考虑辐射压的RLQs和RQQs的黑洞质量与热光度的相关性比没有考虑辐射压的黑洞质量与热光度的相关性好；RLQs的黑洞质量与热光度的相关性比RQQs的强（见表1）.

图1 射电宁静类星体未考虑辐射压黑洞质量对热光度的关系图Fig.1 The correlation between black hole masses of RQQs without radiation pressure considered and bolometric luminosity

图2 射电宁静类星体考虑辐射压黑洞质量 对热光度的关系图 Fig.2 The correlation between black hole masses of RQQs with radiation pressure considered and bolometric luminosity

图3 射电噪类星体未考虑辐射压黑洞质量 对热光度的关系图 Fig.3 The correlation between black hole masses of RLQs without radiation pressure considered and bolometric luminosity

图4 RLQs考虑辐射压黑洞质量 对热光度的关系图Fig.4 The correlation between black hole masses of RLQs with radiation pressure considered and bolometric luminosity

利用同样的方法，分析了黑洞质量与射电噪度之间的相关性，得到：考虑辐射压后，RQQs和RLQs的黑洞质量与射电噪度的相关性比没有考虑辐射压黑洞质量与射电噪度的相关性好.考虑辐射压后，RLQs的黑洞质量与R的相关性比RQQs的强（见表1）.

取宇宙学参量 H0＝70km·s－1·Mpc－1，Ωm＝0.27，ΩΛ＝0.73［41］.我们采用射电谱指数αR＝0.5，利用5GHz流量密度计算它们的射电光度［42］，并分析了黑洞质量与射电光度之间的相关性，得到如下结果：考虑辐射压的RQQs和RLQs的黑洞质量与射电光度的相关性比没有考虑辐射压黑洞质量与射电光度的相关性好；考虑辐射压后，RLQs的黑洞质量与射电光度的相关性比RQQs的强（见表1）.

分析黑洞质量与红移之间的相关性，得到：考虑辐射压后，RQQs黑洞质量和红移的相关性比RLQs的强（见表1）.

表1 利用ORIGIN分析结果Table 1 The result obtained by using ORGIN

4 辐射压黑洞质量与Hβ发射线宽度（FWHM）的相关性

图5是考虑辐射压黑洞质量与没考虑辐射压黑洞质量的比值取对数后和发射线宽度的关系图，图6和图7分别是RQQs和RLQs考虑辐射压黑洞质量与发射线宽度的关系图.我们可以看出在lg（Mma／M）＝0的实线附近RQQs偏离很大（如图5），这说明辐射压对RQQs黑洞质量有很大的影响，而对RLQs黑洞质量影响很小，表明大部分RQQs发射线比RLQs的发射线窄，其柱密度比RLQs的低.图6可以看出RQQs的发射线宽度范围为1 500～8 600km·s－1，而RLQs的发射线宽度范围为1 000～14 000km·s－1.［30－31］，我们利用相关的数据计算了考虑辐射压后的吸积率.图8是考虑辐射压后的爱丁顿比与射电噪度的分布，图9和图10分别是RQQs和RLQs未考虑辐射压与考虑辐射压爱丁顿比的分布.从图8可以看出，用考虑辐射压后的爱丁顿比与射电噪度的关系图可以区分射电宁静和RLQs，且RQQs和RLQs的爱丁顿比没有超爱

图5 考虑辐射压的黑洞质量随发射线宽度的分布Fig.5 The distribution of black hole masses of RQQs and RLQs with radiation pressure considered on FWHM

5 考虑辐射压射电类星体吸积率的分布

图6 RQQs的辐射压黑洞质量对发射线宽度的关系图 Fig.6 The correlation between black hole masses of RQQs with radiation pressure considered and FWHM

射电类星体的辐射效率与吸积率有关，吸积率（爱丁顿比）等于热光度和爱丁顿光度的比值丁顿吸积.从图9我们可以看出考虑辐射压后RQQs的爱丁顿比的范围为0.025～0.215，它的平均值为＜Lbol／LEdd＞＝0.11；从图10我们可以看出考虑辐射压后RLQs的爱丁顿比的范围为0.04～0.85，它的平均值为＜Lbol／LEdd＞＝0.13.从图9和图10可以看出考虑辐射压后射电宁静和RLQs的爱丁顿比分布有明显的差异性.同时由于爱丁顿比通常被用来研究类星体的演化，大多数人认为RQQs是由RLQs的演化而来的，这两个吸积率的分布图也很好的证明了这一观点.

图7 RLQs辐射压黑洞质量对发射线宽度的关系图Fig.7 The correlation between black hole masses of RLQs with radiation pressure considered and FWHM

图8 考虑辐射压的爱丁顿比随射电噪度的分布Fig.8 The distribution of Eddington ratio of RQQs and RLQs with radiation pressure considered on radio loudnessR

图9 RQQs考虑辐射压和没有考虑辐射压的吸积率的分布Fig.9 The distribution of accretion rate of RQQs with and without radiation pressure considered

图10 RLQs考虑辐射压和没有考虑辐射 压的吸积率的分布 Fig.10 The distribution of accretion rate of RLQs with and without radiation pressure considered

6 讨论和总结

RQQs和RLQs在本质上有很大的区别，造成这种区别的原因是由于取向效应还是内禀物理性质目前还在 研究中［17，43－45］.同 时由于射 电 噪 度和射电光度通常被用来区分射电宁静和RLQs，而且射电噪度的双峰分布物理起源也还在不清楚.Boroson和Dreen［46］通过对PG类星体样本研究发现射电噪度的双峰分布和黑洞质量有很强的相关性，对于黑洞质量M＞109M☉是RLQs，而黑洞质量M＜3×108M☉是RQQs.

Corbin［47］研究发现RLQs相对于RQQs有较宽的Ηβ发射线，Marconi［35］研究发现辐射压对宽线云有影响，在估算黑洞质量时如果不考虑辐射压则黑洞质量有可能被低估，所以提出了考虑辐射压后黑洞质量的估算公式.Sikora等人［15］研究了爱丁顿比和射电噪度R的关系，发现RLQs有高的射电噪度和吸积率，RQQs有低的射电噪度和吸积率，这也为RLQs演化为RQQs提供了证据；HST观测发现RLQs通常寄主在椭圆星系，RQQs通常寄主在旋涡星系；射电噪度R取决于爱丁顿比.Chiaberge［48］研究活动星系核射电噪度的起源，发现射电噪度与黑洞质量和黑洞自旋之间有关系，说明射电噪度起源可以用这两个参量来解释.

通过对RQQs和RLQs考虑辐射压黑洞质量和吸积率分布研究发现，他们之间的分布不相同，表明射电噪度起源和双峰分布可能与黑洞质量和吸积率有关.根据上面的讨论，我们研究了射电类星体的射电噪度和考虑辐射压后黑洞质量与5GHz射电光度、热光度、红移、射电噪度之间的相关性得到如下结论：RQQs考虑辐射压的黑洞质量和射电噪度、5GHz射电光度、热光度的相关性比RLQs考虑辐射压的黑洞质量和射电噪度、5GHz射电光度、热光度的相关性弱；考虑辐射压后，RQQs的黑洞质量和红移的相关性比RLQs的强；考虑辐射压后，RQQs的黑洞质量Mma＞108M☉，而且它的吸积未超爱丁顿吸积；由于辐射压对宽线云有影响，而大多数人认为RQQs可能来自吸积盘，这说明宽线区和吸积盘可能有关系；考虑辐射压的RQQs和RLQs的黑洞质量和射电噪度、5GHz射电光度、热光度的相关性比没有考虑辐射压黑洞质量和射电噪度、5GHz射电光度、热光度的相关性强；考虑辐射压后，RQQs和RLQs的黑洞质量－射电噪度分布、黑洞质量－Ηβ发射线宽度分布、射电噪度－爱丁顿比分布的不同说明辐射压对RQQs和RLQs的不同会产生影响.

（由于文章篇幅的限制数据表没有附在文章中，如有需要请和第一作者联系）

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