潘彩娟, 陳志福,2, 陳 漓, 羅永玉, 陳賽艷

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類星體吸收線等值寬度的統(tǒng)計分析

潘彩娟1, 陳志福1,2, 陳 漓1, 羅永玉1, 陳賽艷1

(1.百色學院 物理與電信工程系,廣西 百色, 533000; 2.廣州大學 天體物理中心,廣東 廣州, 510006)

對相關文獻的1 806個MgII (279.6, 280.3 nm) 吸收系統(tǒng)的樣本進行了統(tǒng)計分析. 發(fā)現MgI (285.2 nm), FeII (238.2 nm), FeII (258.7 nm)和FeII (260.0 nm)吸收線也常出現在 MgII (279.6, 280.3 nm)吸收系統(tǒng)中, 并且, 與MgII (279.6 nm)的吸收強度相比, 它們的吸收也較強, 但是MnII (257.6 nm)和TiII (324.2 nm)吸收線比較少出現在MgII(279.6, 280.3 nm)吸收系統(tǒng)中, 并且很弱.

類星體; 吸收線; 統(tǒng)計分析

類星體光譜中存在大量的吸收線, 在類星體發(fā)現不久之后, 人們就在類星體的光譜中探測到了吸收線[1-3]. 類星體吸收線的起源主要包括[4]: 星系、星系際介質、類星體的寄主星系、類星體中心附近的高速氣體、高速云. 從吸收線與類星體的關系來看, 吸收線可分為內稟吸收線和插入天體吸收線[5]. 吸收線紅移abs近似等于發(fā)射線紅移em的吸收線, 通常是與類星體有密切聯系的吸收體產生的, 因此是內稟的, 而吸收線紅移abs遠小于發(fā)射線紅移em的吸收線, 其吸收線紅移是宇宙學的, 是由類星體與觀測者之間的吸收體產生的, 所以是插入天體吸收線.

類星體光譜中常見的吸收線有: MgII (279.6, 280.3 nm)、MgI (285.2 nm)、FeII (258.7, 260.0 nm)、Ly-α (121.6 nm)、CIV (154.8, 155.1 nm)、SiIV (139.3, 140.3 nm). 在同一個吸收體中, 不同元素的電離程度和豐度都可能不同, 因此, 其對應的吸收線強度往往不同. 本文利用文獻[6]的類星體吸收線樣本, 對MgII (279.6, 280.3 nm)、 MgI (285.2 nm)、MnII (257.6 nm)、TiII (324.2 nm)、FeII (234.4, 237.4, 238.2, 258.7, 260.0 nm)吸收線的等值寬度進行統(tǒng)計分析.

1 統(tǒng)計和分析

文獻[6]的類星體吸收線樣本包括1 806個吸收體, 其吸收線紅移范圍從0.370 7到0.800 0, 吸收線紅移的分布見圖1. 靜止坐標系中MgII (279.6, 280.3 nm)的等值寬度分布見圖2和圖3. MgII (279.6 nm)的靜止坐標系下的等值寬度主要分布在0.100 nm附近, 其最大值延伸至0.552 nm. MgII (280.3 nm)的靜止坐標系下等值寬度主要分布在0.090 nm附近, 其最大值延伸至0.506 nm. 吸收線的飽和程度可以使用譜線的強度比表征[7]. 對于MgII (279.6, 280.3 nm), 完全飽和的理論邊界是:r279.6/r280.3= 1.0, 完全不飽和的理論邊界是[8]:r279.6/r280.3= 2.0. 靜止坐標系中MgII (279.6, 280.3 nm)雙線的等值寬度比值分布見圖4, 其中81%的吸收線處在完全飽和與完全不飽和的理論邊界內.

圖1 全部吸收線紅移分布, 間隔0.02.

圖 2 Wr279.6分布, 間隔0.1, 最小值0.031 nm, 最大值0.552 nm.

圖3 Wr280.3分布, 間隔0.1, 最小值0.017 nm, 最大值0.506 nm.

圖4 靜止坐標系中MgII (279.6, 280.3 nm)雙線的等值寬度的比值分布. 高斯擬合曲線的線心為1.15, 半峰全寬0.49. 虛垂線分別是完全飽和與完全不飽和的理論邊界.

在文獻[6]的1 806個吸收體的樣本中, 有79%(1 431/1 806)的吸收體探測到在靜止坐標系中等值寬度大于0.010 nm的MgI (285.2 nm)吸收線. MgI (285.2 nm)吸收線等值寬度分布見圖5, 靜止坐標系中的最大等值寬度達到0.367 nm. MgI (285.2 nm)相對MgII (279.6 nm)的吸收線強度分布見圖6. 從圖6可以看出, MgI (285.2 nm)相對MgII (279.6 nm)吸收線的強度是比較弱的, MgI (285.2 nm)的吸收強度約只有MgII (279.6 nm)吸收強度的1/5.

圖5 Wr285.2分布, 間隔0.06, 最大值0.367 nm.

圖6 Wr2852/Wr2796分布. 高斯擬合線心為0.21, 半峰全寬為0.27.

在文獻[6]的1 806個吸收體的樣本中, 有853個吸收體探測到在靜止坐標系中等值寬度大于0.010 nm的FeII (234.4 nm)吸收線, 占總吸收體樣本的47%. FeII (234.4 nm)吸收線等值寬度的分布見圖7, 靜止坐標系中的最大等值寬度達到0.530 nm. FeII (234.4 nm)相對MgII (279.6 nm)的吸收線強度分布見圖8. 從圖8可以看出, FeII (234.4 nm)相對MgII (279.6 nm)吸收線的強度比 MgI (285.2 nm)相對MgII (279.6 nm)吸收線強度大.

在文獻[6]的1 806個吸收體的樣本中, 探測到在靜止坐標系中等值寬度大于0.010 nm的 FeII (237.4 nm)吸收線的吸收體, 占總吸收體樣本的42%(767/1 806). FeII (237.4 nm)吸收線等值寬度的分布見圖9, 靜止坐標系中的最大等值寬度達到0.600 nm. FeII (237.4 nm)相對 MgII (279.6 nm)的吸收線強度分布見圖10.

圖7 Wr234.4分布, 間隔0.08, 最大值0.530 nm.

圖8 Wr234.4/Wr279.6分布. 高斯擬合線心為0.35, 半峰全寬為0.47.

圖9 Wr237.4分布, 間隔0.08, 最大值0.600 nm.

圖10 Wr237.4/Wr279.6分布. 高斯擬合線心為0.25, 半峰全寬是0.47.

在文獻[6]的1 806個吸收體的樣本中, 在靜止坐標系中等值寬度大于0.010 nm的 FeII (238.2 nm)的吸收線等值寬度的分布見圖11, 靜止坐標系中的最大等值寬度達到0.900 nm. FeII (238.2 nm)相對MgII (279.6 nm)的吸收線強度分布見圖12. 從圖11和圖12可知, 在大部分吸收體中(58%, 1 043/1 806)都探測到了FeII (238.2 nm)吸收線, 并且其吸收強度也很強.

在文獻[6]的1 806個吸收體的樣本中, 接近4/5(77%, 1 389/1 806)的吸收體都探測到在靜止坐標系中等值寬度大于0.010 nm的FeII (258.7 nm)的吸收線. 其吸收線等值寬度的分布見圖13, FeII (258.7 nm)相對MgII (279.6 nm)的吸收線強度也是比較強的, 其分布見圖14.

FeII (260.0 nm)的吸收線是很常見并且有很強吸收的吸收線. 在文獻[6]的1 806個吸收體的樣本中, 有88% (1 597/1 806)的吸收體都探測到在靜止坐標系中等值寬度大于0.010 nm的 FeII (260.0 nm)的吸收線. 其吸收線等值寬度分布見圖15, FeII (260.0 nm)相對MgII (279.6 nm)的吸收線強度分布見圖16.

MnII (257.6 nm)和TiII (324.2 nm)吸收線通常比較弱, 并且比較少出現在光學波段的類星體光譜中. 在文獻[6]的1 806個吸收體的樣本中, 只有37% (662/1 806)和20%(357/1 806)的吸收體探測到在靜止坐標系中等值寬度大于0.010 nm的MnII (257.6 nm)和TiII (324.2 nm)吸收線. 其吸收線等值寬度的分布分別見圖17和圖19, 相對MgII (279.6 nm)的吸收線強度分布分別見圖18和圖20.

圖11 Wr238.2分布, 間隔0.08, 最大值0.900 nm.

圖12 Wr238.2/Wr279.6分布. 高斯擬合的線心是0.52，半峰全寬是0.49.

圖13 Wr258.7分布, 間隔0.1.

圖14 Wr258.7/Wr279.6分布. 高斯擬合的線心為0.35, 半峰全寬為0.46.

圖15 Wr260.0分布，間隔0.08.

圖16 Wr260.0/Wr279.6分布. 高斯擬合的線心為0.55, 半峰全寬為0.50.

圖17 Wr257.6分布, 間隔0.08.

圖18 Wr2576/Wr279.6分布. 高斯擬合的線心是0.13, 半峰全寬是0.22.

圖19 Wr324.2分布，間隔是0.08.

圖20 Wr324.2/Wr279.6分布. 高斯擬合的線心是0.09, 半峰全寬是0.15.

表1 總樣本中探測到的各種吸收線數目

2 結論

進行吸收線證認時, 每一個吸收系統(tǒng)至少需要認證2條吸收線. 但是由于光譜的原因, 在一個吸收系統(tǒng)中要證認很多條吸收線往往是比較困難的, 特別是要證認一些不常出現并且比較弱的吸收線. 在MgII (279.6, 280.3 nm)的雙線吸收系統(tǒng)中, 通常只證認MgII (279.6, 280.3 nm). 文獻[6]的MgII (279.6,280.3nm)吸收系統(tǒng)的樣本中, 從前面的統(tǒng)計分析和表1中數據可以看到MgI (285.2 nm), FeII (238.2 nm), FeII (258.7 nm)和FeII (260.0 nm)吸收線也常出現在 MgII (279.6, 280.3 nm)吸收系統(tǒng)中, 特別是FeII (238.2 nm)和FeII (260.0 nm)吸收線, 相對MgII (279.6 nm)來說, 它們的吸收也是比較強的. 這些常出現并且比較強的吸收線, 將有利于在其它光譜中進行吸收線系統(tǒng)的證認. MnII (257.6 nm)和TiII (324.2 nm)是比較少出現的吸收線, 并且很弱, 這從統(tǒng)計分析和表1可以很清楚地看到. 對于這些比較少出現并且很弱的吸收線, 在進行吸收線證認的時候, 通常是可以忽略的, 特別是在低分辨率、低信噪比的光譜中, 這些吸收線往往是不能被證認的.

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The statistical analysis for the equivalent width of absorption lines of quasars

PAN Cai-juan1, CHEN Zhi-fu1,2, CHEN Li1, LUO Yong-yu1, CHEN Sai-yan1

(1. Department of Physics and Telecommunication Engineering of Baise University, Baise 533000, China; 2. Center for Astrophysics of Guangzhou University, Guangzhou 510006, China)

A statistical analysis of 1 806 absorbers in the related paper has been carried out. It was found out that the absorption lines of Mg I (285.2 nm), Fe II (238.2 nm), Fe II (258.7 nm) and Fe II (260.0 nm) were detected in the same Mg II (279.6, 2803nm) absorption system, and had large strongly of absorptions compared to that of Mg II (279.6 nm). However, the absorption lines of Mn II (257.6 nm) and Ti II (324.2 nm) were rarely observed in the same Mg II (279.6, 280.3 nm) absorption system, and often regarded as very weak lines compared to Mg II (279.6 nm) absorption line.

quasar; absoption line; statistical analysis

P158

1672-6146(2012)04-0039-05

10.3969/j.issn.1672-6146.2012.04.008

2012-09-21

廣西省自然科學基金(2012jjAA10090); 廣西省教育廳科研項目(200911LX410)

潘彩娟(1965-), 女, 副教授, 研究方向為活動星系核、星系的形成與演化. E-mail: pancaiiuan@163.com

(責任編校:江 河)