核球与中心大质量黑洞的关系及其演化

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1、核球与中心大质量黑洞的关系及其演化PB03203194张锴PB03000623黄山PB03000964谭颖[摘要]本文介绍了最近的关于核球与中央大质量黑洞的关系的研究进展和结果，分别讨论了几种黑洞与寄主星系的探测方法：大望远镜直接探测，2D-Modelling,积分场设备+自适应光学设备，On-axisspectrumwithMCSDeconvolutionmethod,星核分离程序。指出了其各自的优缺点，并对星核分离程序做出一些展望。文章还回顾了解释M-Bulge关系的模型：类星体外流对原初星系中气体的反馈模型(Silk&Rees1998,FabianA.C.

2、1999),自调节模型(Burkert&Silk2001)，原初星系中心部分塌缩的理想模型，(Adamsetal，2003)，动量驱动的恒星风泡模型(Kingsetal,2003,2005,2006),并指出其存在的问题。最后我们介绍M-Bulge关系随红移的演化的最新结果及其解释。1．简介近年来，随着观测技术的提高，获得星系精细结构的信息成为可能。空间有哈勃空间望远镜，地基望远镜的口径也越来越大，下一代ExtremeLargeTelescope口径将达到100M。自适应光学设备（AOI）使地基设备的分辨率也有很大提高。VLBI等技术也提高了射电波段的分辨率。这

3、一切都给我们研究星系中心的小区域结构和动力学特征提供了条67件。现在一般认为每一个有核球星系中央都有一个超大质量黑洞（SMBH；10−10M），sun而近来发现黑洞和寄主星系存在很好的关系。这样的关系是首先在宁静星系中获得的，即M-L和M-SIGMA关系。（Kormendy1993a,Kormendy&Richstone1995Gebhardtetal.,2000)图1.1：M-L,M-图，σGebhardtetal2000后来的工作进一步证实了前面的结论，并获得了一些新的进展。1．这个关系在AGN中仍然成立。(McLureandDunlop,2002;Nels

4、onetal.,2004).2．M-L的弥散可能并不是内在的而是观测等原因造成(astro-ph/0304274)3．M-M关系（由Tully-fisher关系可直接得到Mclure&Dunlop2002）4．M-n关系(astro-ph/0607378)M-bulge关系的重要性在于它给出了中心黑洞和寄主星系的直接关系，这个关系很有可能是从形成到演化一直产生作用，而这种关系的产生及中心黑洞与星系演化的相互作用及其先后是现在研究的重要课题。本文的主要目的是简要介绍这些令人兴奋的结果的获得方法，现有的对这些结果解释的理论模型以及最新的关于黑洞和寄主星系演化的理论及

5、结果。2.1宁静星系的探测宁静的星系由于不用考虑中央AGN的光污染的问题，可以很容易用传统方法获得星系的特征量如光度和速度弥散等。当然要获得速度场等量需要很高的角分辨率，这样观测主要集中于较邻近的星系，研究较多的是银河系，SgrA，NGC4258。高角分辨率也使观察中心区域的动力学特征成为可能。观测值显示：（Genzel2000）a)在中央区域速度场以开普勒形式向中间延伸。6b)计算得到的中央黑洞质量2.7(0.4)*10±M（Leonard&Merritt1989）sun转动曲线拟合的最佳结果：63星系团（0.1pc内4*10M/pc）sun123+点质量源（

6、假设Plummer势分布超过3.7*10M/pc）sun这么高的密度基本排除了普通的天体或其集合的可能。但仍没有排除是高密度天体的集合的可能。而EyalMaoz1998等文章用简单的蒸发与碰撞时间的考虑排除了这些可能。如下。2.2黑洞的证认对于中子星团：考虑蒸发时标，假设：7Mcl=10Msun（M为星系团质量，m为单个星体的质量）clmM=1.4sun31/2tNN=[0.14/log(0.4)](R/GM)relax1/2cl8ttevap≈300relaxtyevap≤1.8*10r显然这短于一般星系的年龄：几Gyr，但注意到当m变小，N相应变大时，蒸发时

7、标会相应变大。当m=0.005太阳质量时，蒸发时标会达到8Gyr。这是有下面的考虑。对于褐矮星团：考虑碰撞时标ZapooskySalpeter1969Gm1/22−1t=+[16πσnr(1)]coll*22σr*91mm−−/31/2−4/3rc=+2.2*10()[1()]m*MMsun0.0032sun从t-M图看来，对于褐矮星典型质量（0.01太阳质量），对应碰撞时标为约1000yr，这样在星系的演化过程中它们有足够的时间碰撞和并合从而发光，而不是现在看到的宁静状态。这样褐矮星团的可能性也被排除。更加细致的考虑因一步证明：最合理的解释是中央超大质量黑洞。

8、图1.2褐矮星的:T−M