Фотометрична та спектральна змінність випромінювання активних ядер галактик в оптичному та рентгенівському діапазонах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

Головна астрономічна обсерваторія

УДК 524.7 + 524.8

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Фотометрична та спектральна змінність випромінювання активних ядер галактик в оптичному та рентгенівському діапазонах

01.03.02 - Aстрофізика, радіоастрономія

Чеснок Надія Григорівна

Київ - 2011

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Головній астрономічній обсерваторії Національної академії наук України, м. Київ.

Науковий керівник: кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Вавилова Ірина Борисівна, Головна астрономічна обсерваторія НАН України,завідувач лабораторії.

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Конторович Віктор Мусійович, Радіоастрономічний інститут НАН України, провідний науковий співробітник;

кандидат фізико-математичних наук, старший науковий cпівробітник Павленко Олена Петрівна, НДІ «Кримська астрофізична обсерваторія» МОН України провідний науковий співробітник.

Захист відбудеться 11 березня 2011 р. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.208.01 при Головній астрономічній обсерваторії НАН України за адресою: ГАО НАН України, вул. Академіка Заболотного, 27, м. Київ, 03860 МСП. фотометричний галактика космічний

Початок засідань о 10 годині.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ГАО НАН України за адресою: ГАО НАН України, вул. Академіка Заболотного, 27, м. Київ, 03860 МСП.

Автореферат розіслано « 9 » лютого 2011 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради кандидат фізико-математичних наук І.Е. Васильєва

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Активні ядра галактик (АЯГ) і нестаціонарні процеси, що обумовлюють прояви їхньої активності у всіх діапазонах електромагнітних хвиль, вже декілька десятиліть залишаються актуальними питаннями сучасної астрофізики. Ними займаються такі відомі групи науковців у світі як, наприклад, Петерсона (Університет Огайо, США), Уттлея і МакХарді (Університет м. Саутхемптон, Великобританія), Едельсона (Каліфорнійський університет, м. Лос-Анджелес, США), Сюняєва (Інститут космічних досліджень РАН, м. Москва, і Інститут астрофізики ім. М. Планка, Гархінг, Німеччина), Шаповалової і Фабрики (Спеціальна астрофізична обсерваторія РАН, с. Нижній Архиз); в Україні - групи Проніка В.І. і Пронік І.І., Сергєєва С.Г. в НДІ ''КрАО'' (с. Наукове, АР Крим), Конторовича В.М. в РІ НАН України (м. Харків).

Пошук кореляції в різних діапазонах електромагнітного спектру є однією з найцікавіших задач серед спостережних досліджень АЯГ, оскільки виявлення такої кореляції надає можливість визначити просторове розміщення областей, які випромінюють в різних спектральних діапазонах; підтвердити теоретичні моделі, зокрема модель залежності між масою центральної чорної діри (ЧД) та температурою акреційного диска (зі зменшенням маси центральної ЧД темп акреції і відповідно температура акреційного диска зростають). Пошук кореляції між зміною потоку випромінювання АЯГ є, в той же час, складною задачею, оскільки потребує довготривалих рядів одночасних спостережень за цими об'єктами за допомогою різних наземних і космічних телескопів. Не менш актуальним є завдання встановлення властивостей ізольованих галактик з активними ядрами, що не зазнавали гравітаційного впливу сусідніх систем протягом декількох мільярдів років, у порівнянні з АЯГ, що перебувають у щільному оточенні. Такі дослідження дозволять виявити активність ядер ізольованих галактик, спричинену фізичними процесами, що відбуваються в цих АЯГ, і не зумовлені взаємодією з сусідніми галактиками.

Дисертаційна робота сконцентрована на дослідженні спостережних властивостей випромінювання активних ядер галактик в оптичному та рентгенівському діапазонах, вивченні залежностей між зміною потоків випромінювання у цих діапазонах, обчисленні мас центральних ЧД за даними довготривалих спектральних та фотометричних спостережень.

Зв'язок з науковими програмами, планами та темами. Дослідження було проведено у відділі астрометрії та малих тіл Сонячної системи НДЛ ''Астрономічна обсерваторія'' кафедри астрономії та фізики космосу фізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка в рамках теми ''Спостереження та моделювання космічних джерел нетеплового випромінювання і комплексу малих тіл Сонячної системи, вдосконалення міжнародної системи відліку'' (№ держ. реєстрації 0106U006357); у лабораторії фізики зір та галактик НДІ ''Кримська астрофізична обсерваторія'', с. Наукове, АР Крим; у лабораторії астроінформатики ГАО НАН України в рамках цільової комплексної програми НАН України ''Дослідження раннього Всесвіту, прихованої маси і темної енергії'' (шифр ''Космомікрофізика'', 2007-2009 рр.) та проекту ДФФД ''Створення нових каталогів ізольованих галактик'' № держ. реєстрації 0109U006142 (2009-2010 рр.).

Мета і задачі дослідження. Мета роботи полягає у дослідженні фотометричних та спектральних властивостей АЯГ в різних діапазонах електромагнітного спектру і їхнього зв'язку з механізмами акреції. Використовувались нові дані в оптичному діапазоні, отримані за допомогою 2.6-м телескопа імені Шайна та 70-см телескопа АЗТ-8 (НДІ ''КрАО''), і дані космічних місій в рентгенівському та оптичному діапазонах, а також програмне забезпечення спектральних віртуальних обсерваторій.

Для досягнення цієї мети було поставлено такі задачі:

- дослідити фотометричні властивості АЯГ в оптичному діапазоні за даними моніторингових спостережень галактик Сейферта NGC 5548, NGC 7469, NGC 3227, NGC 4051, NGC 4151, Mrk 509, Mrk 79, Ark 564, отриманими в НДІ «КрАО» в 1998-2008 рр.;

- використовуючи бази даних космічних місій в рентгенівському діапазоні, дослідити та виявити кореляцію змінності випромінювання галактик Сейферта NGC 5548, NGC 7469, NGC 3227, NGC 4051, NGC 4151, Mrk 509, Mrk 79, Ark 564;

- дослідити спектральну змінність випромінювання АЯГ в оптичному діапазоні за даними спостережень, у т.ч. проведених в НДІ ''КрАО'' (зокрема галактики Сейферта 1Е 0754+3928), виконати оцінки мас центральних чорних дір для підтвердження моделей акреції АЯГ;

- дослідити особливості кінематичних і спектральних характеристик ізольованих АЯГ для оцінки впливу оточення на їхні властивості з використанням нових каталогів ізольованих галактик і каталогів АЯГ.

Об'єктами дослідження є вибірка галактик Сейферта (NGC 5548, NGC 7469, NGC 3227, NGC 4051, NGC 4151, Mrk 509, Mrk 79, Ark 564) та галактика Сейферта 1Е 0754+3928; вибірка ізольованих галактик з каталогу 2MASS Isolated Galaxies (2MIG) та вибірка АЯГ з каталогу Veron+2010.

Предметами дослідження є криві блиску в оптичному та рентгенівському діапазонах вибірки вищезазначених галактик Сейферта, спектри галактики Сейферта 1Е 0754+3928 та NGC 5548 в оптичному діапазоні, база даних основних параметрів галактик з каталогу 2MIG та Veron+2010.

В дисертації було використано метод картографії відлунювання для визначення мас центральних чорних дір в АЯГ, крос-кореляційний метод, амплітудний аналіз, фотометричні методи та VOSpec інструменти обробки спостережень.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше для вибірки галактик Сейферта NGC 5548, NGC 7469, NGC 3227, NGC 4051, NGC 4151, Mrk 509, Mrk 79, Ark 564 було виконано пошук кореляції змінності потоків випромінювання в оптичному і рентгенівському діапазонах для з'ясування параметрів механізму перевипромінювання, що відбуваються в системі ''акреційний диск - центральна ЧД''. Це дослідження, проведене з використанням довготривалих рядів спостережень АЯГ, дозволило вперше виявити для галактик NGC 5548 та NGC 4051 існування часу затримки змін потоку випромінювання в оптичному діапазоні відносно рентгенівського діапазону з максимальним значенням коефіцієнта кореляції при діб для NGC 5548 та при діб для NGC 4051 з достовірністю на рівні 97% та 98%, відповідно. Цей результат вказує на існування перевипромінювання частини потоку рентгенівського діапазону в оптичному (ефект Комптона) і свідчить на користь теорії, згідно з якою прояви єдиного фізичного процесу активності ядра спостерігаються в різних областях АЯГ, а саме, випромінювання в оптичному діапазоні утворюється в акреційному диску, а в рентгенівському - в області, що знаходиться над центральною ЧД.

Вперше за даними довготривалих спектральних досліджень галактики Сейферта 1Е 0754+3928 методом картографії відлунювання отримано оцінку маси центральної чорної діри .

За даними нового каталогу 2MIG сформовано вибірку 62 ізольованих галактик, що містять активні ядра. Проаналізовано їхні загальні (кінематичні і спектральні) властивості для визначення впливу оточення галактики на активність її ядра.

Практичне значення отриманих результатів. Проведене фотометричне дослідження вибірки галактик Сейферта NGC 5548, NGC 7469, NGC 3227, NGC 4051, NGC 4151, Mrk 509, Mrk 79, Ark 564 дозволило встановити співвідношення між характеристиками кривих блиску в оптичному та рентгенівському діапазонах та наявністю кореляції між зміною потоку в цих діапазонах.

Отримане значення маси центральної ЧД для галактики Сейферта 1Е 0754+3928 дозволило визначити положення цього об'єкта на діаграмі ''маса ЧД-світність''. Положення галактики Сейферта 1Е 0754+3928 гарно узгоджується з положенням інших галактик Сейферта типу NLS1 (з вузькими емісійними лініями) на цій діаграмі. Цей результат підтверджує теорію підвищеного темпу акреції речовини в центральному джерелі для об'єктів з відносно малим значенням мас центральних ЧД та відповідно вищою температурою акреційного диска.

Створена вибірка 62 ізольованих галактик з активними ядрами на основі нового каталогу 2MIG може використовуватись для перевірки моделей формування та розвитку галактик, впливу оточення галактики на активність її ядра та на такі фундаментальні властивості галактики, як морфологія, вміст газу та пилу, хімічний склад та інші.

Підготовлено методичний посібник ''Обробка спектрів зір та позагалактичних об'єктів за допомогою програмного забезпечення VOSpec'', де на прикладі NGC 5548 показано основний механізм роботи з цим програмним забезпеченням. Методичний посібник може використовуватись як лабораторний практикум до курсу позагалактичної астрономії для студентів 4-5 курсів фізичних факультетів в ВУЗах зі спеціальності ''астрономія''.

Результати роботи можуть бути використані при розрахунках теоретичних моделей та для порівняння результатів спостережень АЯГ в ГАО НАН України, САО РАН, НДІ ''КрАО'', ІКД РАН, АО КНУ імені Тараса Шевченка, РІ НАН України та в інших обсерваторіях світу.

Достовірність та обґрунтованість. Результати роботи не суперечать результатам, отриманим іншими авторами. Отримана маса центральної чорної діри для галактики Сейферта 1Е 0754+3928 дозволяє визначити її положення на діаграмі ''маса ЧД-світність'', що гарно узгоджується з положенням інших галактик Сейферта типу NLS1 на цій діаграмі. Результати крос-кореляційного аналізу змінності потоку випромінювання в оптичному та рентгенівському діапазонах для галактики Сейферта NGC 5548 підтверджують модель перевипромінювання фотонів корони акреційним диском.

Особистий внесок здобувача. Результати роботи опубліковано в 4 статтях [1-4], одна з яких [4] виконана автором самостійно; в праці конференції [6] та одному методичному посібнику [5], написаному автором самостійно. В роботах [2, 6] автор виконала всі розрахунки, брала активну участь у постановці задачі, відборі даних, аналізі результатів та написанні тексту статті.

В роботі [3] автор виконала розрахунки кривих блиску NGC 4051 в рентгенівському діапазоні, отримані з бази даних космічного апарата RXTE.

В роботі [1] автор виконала обробку спектрів квазара 1E 0754+3928 та брала участь в розрахунках та написанні тексту статті.

Апробація результатів дисертації. Результати доповідалися та обговорювались на наступних міжнародних конференціях:

· VII Міжнародна конференція ''Relativistic Astrophysics, Gravitation and Cosmology'' на честь сторіччя з дня народження професора Богородського, 2007 р., Київ, Україна;

· Всеросійська конференція "Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра", 2007 р., Москва, Росія;

· VIII Міжнародна конференція ''Relativistic Astrophysics, Gravitation and Cosmology'', 2008 р., Київ, Україна;

· Joint European and National Astronomy Meeting (JENAM 2008), "New Challenges to European Astronomy", 2008 р., Відень, Австрія;

· COSPAR 2008 - 37th Scientific Assembly, 2008 р., Монреаль, Канада;

· High Energy Astrophysics Workshop, 2008 р., Київ, Україна;

· Міжнародна конференція "Astrophysics and Cosmology after Gamow: recent progress and new horizons", 2009 р., Одеса, Україна;

· Міжнародна конференція для молодих астрономів (ICYA), 2009, Краків, Польща;

· Міжнародна літня школа “Astronomy and beyond astrophysics, cosmology and gravitation, cosmomicrophysics, radio-astronomy and astrobiology”, 2010 р., Одеса, Україна;

· ''Second Byuracan International Summer School For Young Astronomer'', 2008 р., Бюракан, Вірменія;

· Всеросійська школа для молодих вчених ''Галактические и аккреционные диски'', 2009 р., с. Нижній Архиз, Росія;

· "XXI Canary Island Winter School of Astrophysics", 2009 р., Тенеріфе, Іспанія;

а також на семінарах ГАО НАН України, Інституту ядерних досліджень НАН України за участі виконавців цільової комплексної програми НАН України ''Космомікрофізика'', семінарах КНУ імені Тараса Шевченка.

Публікації. Результати роботи опубліковано в 4 статтях [1-4], у праці конференції [6], одному методичному посібнику [5] та у 10 збірниках тез конференцій [7-16].

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, трьох розділів, висновків, списку використаних джерел із 219 найменувань. Повний обсяг дисертації становить 153 сторінки тексту, у т.ч. 40 рисунків та 9 таблиць.

Основний зміст роботи

У вступі cформульовано актуальність, мету та основні задачі роботи, відмічено наукову новизну отриманих результатів.

У першому розділі подано огляд літератури, де висвітлено сучасні дані щодо загальних властивостей АЯГ, їхньої класифікації, фізичних процесів і механізмів випромінювання та перевипромінювання в різних діапазонах довжин хвиль; наведено основні методи та результати сучасних досліджень за допомогою спектрального і фотометричного аналізів АЯГ, у т.ч. ті, які використані автором для проведення дисертаційного дослідження; коротко охарактеризовано теоретичні моделі. На прикладі галактики Сейферта NGC 5548 показано можливості програмного забезпечення VOSpec, яке дозволяє проводити розрахунки основних параметрів галактик засобами віртуальних обсерваторій.

Для створення вибірки та дослідження властивостей ізольованих галактик з активними ядрами нами було використано каталог ізольованих галактик 2MIG та каталог АЯГ Veron+2010. Як критерій ізольованості, при складанні каталогу 2MIG взято співвідношення, отримане Караченцевою В.Ю. емпіричним шляхом, що дозволило авторам цього каталогу виділити 3277 об'єктів із зоряною величиною в ІЧ-діапазоні та кутовим діаметром (ефективна глибина каталогу 2MIG ). Виконана крос-кореляція галактик каталогу 2MIG і каталогу Veron+2010 дала можливість сформувати досліджувану вибірку із 70 ізольованих галактик з активними ядрами. Після додаткового дослідження спектральних характеристик отриманої вибірки було виявлено, що 8 галактик, а саме, NGC 0625, PGC 86000, NGC 2718, NGC 2989, NGC 3353, NGC 4152, NGC 4385, NGC 0157, не містять активних ядер. Каталог 2MIG завдяки перевагам огляду 2MASS, на основі якого він був створений, покриває все небо. Як наслідок, це дало можливість дослідити структуру розподілу ізольованих галактик з активними ядрами, а саме виявлено, що розподіл має рівномірний характер, не знайдено пустот або областей з підвищеною густиною.

При дослідженні розподілу вибірки 62 ізольованих галактик з активними ядрами за спектральною класифікацією отримано, що галактики Сейферта 1-го типу складають близько 25%, галактики Сейферта 2-го типу - близько 50%, решта - проміжні типи. Для порівняння - у розподілі галактик Сейферта за спектральною класифікацією, отриманому з баз даних NED та LEDA, галактики Сейферта 1-го типу складають близько 50%, 2-го типу - близько 25%. Відмінність між спектральними типами полягає у тому, що широкі емісійні лінії (ШЕЛ) присутні у спектрах галактик Сейферта 1-го типу та відсутні у спектрах галактик Сейферта 2-го типу. Отже, оточення галактики може бути одним із факторів, які впливають на утворення області ШЕЛ.

Вивчення впливу оточення галактики на активність її ядра має свою історію досліджень, зокрема одним із результатів проекту АМІГА було встановлення вирішального значення оточення галактики на її активність в радіодіапазоні; проводяться численні дослідження для встановлення залежності темпу акреції на ЧД в ядрах галактик, що знаходяться в малочисельних системах (зокрема групах Хіксона) і скупченнях галактик. Отже, сформована нами оригінальна вибірка ізольованих АЯГ близького Всесвіту може використовуватись як опорна при порівнянні з властивостями АЯГ, що знаходяться у щільному оточенні.

У другому розділі представлено основні результати аналізу фотометричних спостережень в оптичному та рентгенівському діапазонах галактик Сейферта NGC 5548, NGC 7469, NGC 3227, NGC 4051, NGC 4151, NGC 3516, Mrk 509, Mrk 79, Ark 564. Вибірка саме цих галактик обумовлена тим, що для них було накопичено великий масив оригінальних спостережних даних в оптичному діапазоні (1998-2008 рр.). Пріоритетними об'єктами для спостереження на телескопі АЗТ-8 були обрані галактики, які входять до списку об'єктів багаторічного міжнародного моніторингу за участю провідних обсерваторій світу під керівництвом Петерсона (США). Одночасно в НДІ ''КрАО'' були отримані спектри цих об'єктів за допомогою 2.6-м телескопа ДТШ, до яких додані результати фотометричних спостережень на телескопі АЗТ-8 для побудови кривої блиску оптичного континууму. Криві блиску цих АЯГ в оптичному діапазоні були отримані в НДІ ''КрАО'' за допомогою 70-см телескопа АЗТ-8 та ПЗЗ-камери AP7p, яка встановлена в первинному фокусі телескопа ( см). ПЗЗ-камера має пікселів, масштаб та поле зору (до камери прикріплено фільтри ). Для розрахунків використовувались криві блиску, отримані в B-фільтрі, тому, що внесок зоряної складової в ньому є найменшим, а, отже, можна найкраще оцінити змінність ядра галактики.

Оскільки у комплексному вигляді задача пошуку перевипромінювання потоку рентгенівського діапазону в оптичному не ставилася, у 2007 році було вирішено знайти дані космічних місій в рентгенівському діапазоні, що співпадають за часом спостережень з даними в оптичному діапазоні. Внаслідок цих пошуків серед даних космічних місій ХММ, Chandra і RXTE для дослідження властивостей вибірки галактик Сейферта NGC 5548, NGC 7469, NGC 3227, NGC 4051, NGC 4151, NGC 3516, Mrk 509, Mrk 79, Ark 564 в рентгенівському діапазоні було вирішено використати базу даних кривих блиску, отриманих за допомогою космічного апарата RXTE, як таку, що мала найбільше перекриття за часом спостережень цих АЯГ в оптичному діапазоні (http://heasarc.nasa.gov/db-perl/W3Browse/w3browse.pl). З цією метою криві блиску в рентгенівському діапазоні були початково пробіновані з часовим інтервалом 64 с. Ми перебінували їх до часового інтервалу ~ 1 доби, а саме до 15 орбітальних періодів супутника, для приведення до одного часового масштабу з оптичними кривими блиску, отриманими за моніторинговими спостереженнями в НДІ ''КрАО''. В результаті було отримано криві блиску, які складаються більше ніж з 30 точок (вимірювань) для найточнішого визначення амплітуди змінності. Ми використовували діапазон , де систематичні похибки найменші, найкраще враховано фон неба та параметри інструмента PCA (Proportional Counter Array) космічного апарата RXTE (загальний діапазон інструмента PCA ).

Для пошуку зв'язку між зміною потоку випромінювання в рентгенівському та оптичному діапазонах застосовано крос-кореляційний аналіз (результати представлено в таблиці 1), а саме метод інтерполяційної крос-кореляційної функції [17,18], який ґрунтується на лінійній інтерполяції кривих блиску при зсуві на величину часу запізнення. Для будь-якого довільного часу затримки крос-кореляційна функція розраховувалася шляхом створення пар точок, де кожній реальній точці в обох часових рядах відповідає лінійно інтерпольована чи екстрапольована точка з іншого ряду. Екстраполяція проводиться за межами ряду так, що і . Для визначення просторового розміщення областей АЯГ, які випромінюють в різних діапазонах електромагнітного спектру, використовується метод картографії відлунювання. У найпростішому випадку, задача методу картографії відлунювання зводиться до пошуку функції відгуку , яка при згортанні з кривою блиску континууму дає криву блиску спектральної лінії . Існує простий зв'язок між крос-кореляційною () та -функцією: , де - авто-кореляційна функція континууму.

В таблиці 1 в першому стовпчику знаходиться назва об'єкта, в другому - значення часу запізнення при максимальному значенні коефіцієнта кореляції. В третьому стовпчику - зважене значення часу запізнення (обчислене при значенні коефіцієнта кореляції в межах 80% максимального значення коефіцієнта кореляції ). Похибки для часу запізнення та були визначені на рівні достовірності модельно-незалежним методом Монте-Карло (FR/RSS) [19]. Період (в юліанських добах), для якого була побудована крос-кореляційна функція, представлено в п'ятому стовпчику. Ймовірність позитивного значення часу запізнення представлено в останньому стовпчику.

В результаті крос-кореляційного аналізу отримано, що дві галактики вибірки, а саме NGC 5548 та NGC 7469, мають високе максимальне значення коефіцієнта кореляції 75% та 79% зі значенням часу запізнення 2.8 та 0.6 доби відповідно. Проте ймовірність існування позитивного значення часу запізнення для NGC 7469 - лише 54%. Позитивне значення часу запізнення означає, що зміни потоку в рентгенівському діапазоні випереджують зміни в оптичному діапазоні. Частина рентгенівських фотонів корони розсіюється речовиною акреційного диска та перевипромінюється в оптичному діапазоні. Час запізнення між зміною потоку випромінювання в оптичному діапазоні відносно рентгенівського відповідає часу проходження світлом відстані між областями їхнього утворення.

Таблиця 1 Результати крос-кореляційного аналізу

Ім'я об'єкта				Період,
NGC 5548
NGC 7469
NGC 4051
NGC 3227
Mrk 79*
Mrk 509

Примітка. *Кроc-кореляційна функція Mrk 79 має два максимуми, один - зі значенням часу запізнення в діб, другий - діб. Ці два максимуми мають практично однакове значення коефіцієнта кореляції, симетричну та подібну форму.

Для кожної кривої блиску обчислено амплітуду змінності за формулою:

[20,21],

де - дисперсія вибірки; - середнє значення ; - число об'єктів вибірки; - середньоквадратична похибка. Амплітуда змінності для всіх об'єктів вибірки більша для кривих блиску в рентгенівському діапазоні. Цей результат підтверджує перевипромінювання частини потоку рентгенівського діапазону в оптичному.

Дві галактики вибірки, а саме NGC 3227 та NGC 4051, мають високе значення ймовірності існування позитивного значення часу запізнення 97% з максимальним значенням коефіцієнта кореляції 73% та 36% відповідно. Отримане значення часу запізнення для NGC 4051 складає 2.1 доби.

Дві галактики вибірки, а саме Mrk 79 та Mrk 509, мають від'ємне значення часу запізнення -15.5 та -16.1 діб при максимальному значенні коефіцієнта кореляції 33% та 47% відповідно. Від'ємне значення часу запізнення вказує на те, що зміни потоку в оптичному діапазоні випереджують зміни потоку в рентгенівському діапазоні. Ймовірність негативного значення часу запізнення для Mrk 79 та Mrk 509 становить 83% та 82% відповідно.

Для однієї галактики досліджуваної вибірки, а саме Ark 564, не виявлено кореляції між зміною потоку в оптичному та рентгенівському діапазонах. Ширина авто-кореляційної функції кривої блиску галактики Ark 564 в рентгенівському діапазоні найменша серед всієї вибірки та становить 5 діб, тоді як для NGC 5548 та NGC 4051 - 430 та 96 діб відповідно.

У розділі 2 проведено дослідження зв'язку між змінністю потоку випромінювання в оптичному та рентгенівському діапазонах. Серед досліджуваної вибірки галактик Сейферта не знайшлось жодного об'єкта з високим значенням достовірності () існування часу запізнення між змінами потоку в оптичному діапазоні відносно рентгенівського. Хоча два об'єкти, а саме NGC 5548 та NGC 4051, мають велике значення ймовірності існування часу запізнення змін потоку в оптичному діапазоні відносно рентгенівського діапазону (близько ) з максимальним значенням коефіцієнта кореляції при діб для NGC 5548 та при діб для NGC 4051.

Результати даного розділу опубліковані в роботах [2, 6, 9-12, 14, 15].

У третьому розділі подано результати дослідження спектрів галактик Сейферта 1Е 0754+3928 та NGC 4051 та кривих блиску NGC 4051 в оптичному та рентгенівському діапазонах.

В роботі було використано спектри, отримані протягом 1998-2004 рр. на 2.6-м телескопі ДТШ (НДІ ''КрАО'') за допомогою спектрографа, встановленого в фокусі Несміта, з ПЗЗ-матрицею, розміром пікселів. Для кожного спектру було отримано чотири експозиції зорі порівняння з характерним часом кожна. Абсолютний позаатмосферний розподіл енергії для зорі порівняння було взято з [22]. До спектрального потоку в континуумі було додано фотометричні спостереження у фільтрі .

Протягом періоду спостережень амплітуда змінності потоку ядра 1E 0754.6+3928 як в континуумі, так і в лінії виявилась досить низькою. Середньоквадратична амплітуда кривої блиску лінії склала або при врахуванні похибок вимірювання. Середньоквадратична (rms) амплітуда кривої блиску континууму склала за спектральними даними та за зведеними (спектральними та фотометричними) даними або, з врахуванням похибок, та відповідно. Ця змінність реальна, тому що відношення складає для лінії та для зведеної кривої блиску континууму. Крім того, гарно узгоджуються спектральні та фотометричні дані: 9 пар квазіодночасних спостережень вказують на гарне узгодження потоків в континуумі з середньоквадратичним розсіянням та коефіцієнтом кореляції .

Розмір області широких емісійних ліній в АЯГ можна визначити через час запізнення змін потоку в ШЕЛ відносно змін потоку в континуумі. Для оцінки часу запізнення лінії в 1E 0754.6+3928 нами була використана інтерполяційна крос-кореляційна функція (рис. 1).

Отримане нами значення запізнення діб за максимумом функції та діб за центром ваги функції, визначеному за тими областями запізнення, для яких коефіцієнт кореляції . Похибки величин та було визначено за допомогою модельно-незалежного методу Монте-Карло з рандомізацією потоків та випадковою вибіркою моментів спостережень. На жаль, невизначеність в часі запізнення вийшла досить значною через малу амплітуду змінності та через великі проміжки в інтервалі спостережень.



Рис. 1. Крос-кореляційна функція лінії (ліворуч), авто-кореляційна функція континууму (праворуч) [1].

Маса центральної чорної діри може бути визначена за допомогою співвідношення:

,

де - гравітаційна стала, - швидкість світла у вакуумі, - множник порядку одиниці, який залежить від структури та кінематики газу. Для розрахунків зручно отримувати масу центральної чорної діри в масах Сонця. Якщо взяти в одиницях швидкості світла, - в добах та прийнявши гравітаційний радіус Сонця рівний (в світлових добах), то цю формулу можна привести до вигляду:

,

де .

Коефіцієнт (чи ) може бути розрахований аналітичним шляхом за допомогою ревербераційного методу, використовуючи різні припущення відносно геометрії області широких ліній та випромінювальної здатності речовини. Також цей множник можна визначити іншим шляхом, взявши як калібрувальне емпіричне співвідношення між масою ЧД та дисперсією швидкості зір в сферичній компоненті батьківської галактики [24], де для коефіцієнта отримано значення . Як було відмічено в [23], такий результат збільшує маси чорних дір, які були отримані раніше для більшості вибірок АЯГ приблизно у два рази.

Для розрахунку маси чорної діри в 1E 0754.6+3928 за ми взяли значення ширини профілю, виправлене за похибки спостережень, а як час запізнення - значення , виправлене за ефект сповільнення часу [23], прийнявши . Очевидно, використання більш виправдано, коли крос-кореляційна функція має широкий пік.

Отримана таким шляхом оцінка маси центральної чорної діри в 1E 0754.6+3928 складає , Отримана світність на довжині хвилі (в системі відліку, яка пов'язана зі спостерігачем) склала світність .

Положення галактики 1Е 0754+3928 на рис. 2 [23] гарно узгоджується з положенням на діаграмі ''маса ЧД-світність'' інших галактик типу NLS1 (за винятком NGC 4051). Як було відмічено в [23], таке положення галактик з екстремальними властивостями на діаграмі ''маса ЧД-світність'' узгоджується з деякими фундаментальними кореляціями, які спостерігаються в спектрах АЯГ (зокрема антикореляція між інтенсивностями ліній FeII та O[III] та кореляція між шириною лінії та її асиметричністю).



Рис. 2. Діаграма ''маса ЧД-світність'', взята з роботи [23]. На ній відмічено положення галактики Сейферта 1Е 0754+3928.

Представлено результати дванадцятирічного моніторингу галактики Сейферта NGC 4051 в рентгенівському (дані космічного апарата RXTE) та оптичному (фільтр ) діапазонах. Обговорюється джерело змінності випромінювання в оптичному діапазоні галактики Сейферта NGC 4051. Отримано, що амплітуда змінності випромінювання менша в оптичному відносно рентгенівського діапазону, навіть після врахування внеску батьківської галактики.

Знайдено кореляцію між зміною потоку випромінювання в оптичному відносно рентгенівського діапазону з часом затримки в діб. Отже, змінність випромінювання в оптичному діапазоні спричинена змінністю випромінювання в рентгенівському діапазоні. Але перевипромінювання рентгенівських фотонів акреційним диском не є достатнім для загальної змінності в оптичному діапазоні. Модель перевипромінювання гарно описує швидку змінність з малою амплітудою, але вона не спрацьовує для опису довготривалої (місяці-роки) змінності випромінювання з великою амплітудою, яка також присутня в кривих блиску.

У крос-кореляційної функції присутній також другий значний пік з часом затримки в оптичному діапазоні діб. Час затримки, що відповідає цьому піку, узгоджується з радіусом пилового тора. Це було інтерпретовано як додатковий потік в оптичному діапазоні, спричинений перевипромінюванням рентгенівських та відбиттям оптичних фотонів пиловим тором.

Таким чином, було зроблено оцінку кількості додаткового випромінювання в оптичному діапазоні за рахунок перевипромінювання рентгенівських фотонів пилом та відбиття оптичних фотонів диска пилом. Визначено, що жоден з цих процесів не може самостійно бути причиною появи другого піка в крос-кореляційній функції NGC 4051. Можливо, випромінювання в оптичному діапазоні, що спостерігається, є результатом загального внеску обох вищезгаданих процесів.

У третьому розділі подано результати дослідження спектрів галактик Сейферта 1Е 0754+3928 та NGC 4051 та кривих блиску NGC 4051 в оптичному та рентгенівському діапазонах.

Для оцінки часу запізнення змін потоку в лінії відносно змін потоку в континуумі для 1E 0754.6+3928 нами була використана інтерполяційна крос-кореляційна функція. Отримане нами значення запізнення діб за максимумом функції та діб за центром тяжіння функції, визначеному за тими областями запізнення, для яких коефіцієнт кореляції . Положення галактики 1Е 0754+3928 на рис. 2 [23] узгоджується з положенням на діаграмі інших галактик типу NLS1 (за винятком NGC 4051). Отримана оцінка маси центральної чорної діри в 1E 0754.6+3928 складає .

Загалом, існування слабкої (проте значимої) кореляції на коротких часових масштабах узгоджується з моделлю, згідно якої величина кореляції визначається масою центральної ЧД та швидкістю акреції [25]. Акреційний диск навколо менш масивних ЧД з заданим темпом акреції має вище значення температури. Це випливає з поняття гравітаційного радіуса стандартної дискової моделі акреції Шакури-Сюняєва [26]. Тобто регіон, який випромінює в оптичному діапазоні, буде знаходитись далі від центра, де утворюються рентгенівські фотони. Отже, можна очікувати, що зміни потоку випромінювання в різних діапазонах електромагнітного спектру будуть некогерентними, послаблюючи кореляцію. Більш того, залежність від маси центральної ЧД температури диска може також пояснювати, чому випромінювання тора в оптичному діапазоні присутнє у NGC 4051 та не спостерігається в більш масивних об'єктах: більш холодний диск навколо більш масивних систем випромінюватиме в оптичному діапазоні. Це випромінювання диска буде домінувати в оптичному діапазоні над випромінюванням тора.

Результати третього розділу опубліковані в роботах [1-3, 7, 8, 13, 16].

Висновки

Дисертаційна робота присвячена дослідженню характеристик АЯГ в оптичному та рентгенівському діапазонах, вивченню спектральних і фотометричних властивостей, визначенню їхньої будови та мас центральних ЧД.

Основні результати дисертаційної роботи:

1. Проведено фотометричне дослідження вибірки галактик Сейферта NGC 5548, NGC 7469, NGC 3227, NGC 4051, NGC 4151, Mrk 509, Mrk 79, Ark 564 за даними оптичних спостережень, отриманих на телескопі АЗТ-8 (НДІ ''КрАО'') та даними космічного апарата RXTE в рентгенівському діапазоні (1998-2008 рр.). В результаті вдалося встановити співвідношення між параметрами кривих блиску в оптичному та рентгенівському діапазонах та кореляцією між зміною потоку в цих діапазонах. Два об'єкти з вибірки, а саме NGC 5548 та NGC 4051, мають велике значення ймовірності існування часу запізнення змін потоку в оптичному діапазоні відносно рентгенівського діапазону (близько ) з максимальним значенням коефіцієнта кореляції при діб для NGC 5548 та при діб для NGC 4051. Цей результат вказує на існування перевипромінювання частини потоку рентгенівського діапазону в оптичному через ефект Комптона. Згідно з будовою АЯГ випромінювання в оптичному діапазоні утворюється в акреційному диску, в рентгенівському - в області, що знаходиться над центральною ЧД. Отже, частина випромінювання рентгенівського діапазону перевипромінються акреційним диском в оптичному діапазоні.

2. Проведено спектрофотометричне дослідження даних спостережень, отриманих на 2.6-м телескопі ДТШ (НДІ ''КрАО'' в 1998-2004 рр.). Отримана оцінка маси центральної ЧД для галактики Сейферта 1Е 0754+3928 дозволила визначити її положення на діаграмі ''маса ЧД-світність''. Положення галактики Сейферта 1Е 0754+3928 на діаграмі ''маса ЧД-світність'' гарно узгоджується з положенням на цій діаграмі інших галактик Сейферта типу NLS1. Цей результат підтверджує теорію підвищеного темпу акреції речовини в центральному джерелі для об'єктів з відносно малим значенням мас центральних ЧД та відповідно вищою температурою акреційного диска.

3. За даними нового каталогу 2MIG сформовано вибірку 62 ізольованих галактик, що містять активні ядра, та проаналізовано їхні загальні (кінематичні і спектральні) властивості для аналізу впливу оточення на активність ядер. Попередній аналіз показав, що вміст галактик Сейферта 1-го типу лише 25% і може вказувати на те, що оточення галактики може бути одним із факторів, які впливають на утворення області ШЕЛ.

4. Підготовлено методичний посібник ''Обробка спектрів зір та позагалактичних об'єктів за допомогою програмного забезпечення VOSpec'', де на прикладі NGC 5548 показано основний механізм роботи з цим інструментом. Може використовуватись як лабораторний практикум до курсу позагалактичної астрономії для студентів 4-5 курсів фізичних факультетів зі спеціальності ''астрономія''.

Опубліковані праці за темою дисертації

1. Sergeev S. G. Optical variability of the Active Galactic Nucleus 1E 0754+3928 and reverberation-based mass estimate for the central black hole / Sergeev S. G., Klimanov S.A., Chesnok N.G., Pronik V.I.// Astronomy Letters. - 2007. - Vol. 33. - № 7. - P. 429-436.

2. Чеснок Н.Г. Оптична та рентгенівська змінність галактик Сейферта NGC 5548, NGC 7469, NGC 3227, NGC 4051, NGC 4151, Mrk 509, Mrk 79, Akn 564 та квазара 1Е 0754 / Чеснок Н.Г., Сергєєв С.Г., Вавилова І.Б. // Кинематика и физика небесных тел. - 2009. - Т. 25, № 2. - P. 150-160.

3. Breedt E. Twelve years of X-ray and optical variability in the Seyfert galaxy NGC 4051 / Breedt E., McHardy I. M., Arйvalo P., Uttley P., Sergeev S. G., Minezaki T., Yoshii Y., Sakata Y., Lira P., Chesnok N. G. // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. - 2010. - Vol. 403. - P. 605-619.

4. Чеснок Н.Г. Загальні властивості вибірки ізольованих галактик, що містять активні ядра // Космічна наука і технологія. - 2010. - Т. 16, № 5. - P. 77-88.

5. Чеснок Н.Г. "Обробка спектрів зір та позагалактичних об'єктів за допомогою програмного забезпечення VOSpec" // Методичний посібник до курсу позагалактичної астрономії для студентів 4, 5 курсів фізичного факультету спеціальності "астрономія". - К.: ГАО НАН України. - 2010. 44 c.

Праці конференцій

6. Chesnok N.G. Photometric and kinematic properties of non-isolated and isolated AGNs / Chesnok N.G., Sergeev S.G., Vavilova I.B. // AIP Conf. Proc. - 2010. - Vol. 1206. - P. 328-334.

Тези конференцій

7. Чеснок Н.Г. Исследование кривых блеска АЯГ Akn 564 в оптическом и рентгеновском диапазонах / Чеснок Н.Г., Сергеев С.Г., Вавилова И.Б. // Тезисы Всероссийской конференции "Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра", Москва. - 2007. - C. 15.

8. Chesnok N.G. X-ray and optical emission mechanisms in AGNs and estimations of the masses of black holes / Chesnok N.G., Sergeev S.G., Vavilova I.B. // Abstracts of International Conference of Young Astronomers (ICYA), Cracow. - 2009. - P. 24.

9. Chesnok N.G. Kinematical and Spectral properties of the isolated AGNs / Chesnok N.G., Vavilova I.B. // Abstracts of 4-th Gamow International Conference "Astrophysics and Cosmology after Gamow: recent progress and new horizons", Odessa. - 2009. - P. 37.

10. Chesnok N.G. Optical and X-ray variability of Seyfert galaxies NGC 5548, NGC 7469, NGC 3227, NGC 4051, NGC 4151, Mrk 509, Mrk 79, Akn 564 / Chesnok N.G., Sergeev S.G., Vavilova I.B. // Abstracts of International Conference Joіnt European and Natіonal Astronomy Meetіng (JENAM 2008) "New Challenges to European Astronomy", Vienna. - 2008. - P. 14.

11. Chesnok N.G. The results of a study of the optical and X-ray variability properties of the eight Seyfert galaxies / Chesnok N.G., Sergeev S.G., Vavilova I.B. // High Energy Astrophysics Workshop, Kyiv. - 2008. - Електронний ресурс: http://virgo.bitp.kiev.ua/index.php?lang=en\&mfc=ws08p.

12. Chesnok N.G. Optical Sand X-ray characteristics of eight seyfert galaxies / Chesnok N.G., Sergeev S.G., Vavilova I.B. // Abstracts of VIII International Conference "Relativistic Astrophysics, Gravitation and Cosmology", Kyiv. - 2008. - P. 20.

13. Chesnok N.G. Optical variability of the active galactic nucleus in 1E 0754.6+3928 and an estimate of the central black hole mass obtained by the reverberation method / Chesnok N.G., Sergeev S.G., Vavilova I.B. // Abstracts of VII International Conference 'Relativistic Astrophysics, Gravitation and Cosmology' in honour of the centenary of Prof. O.F. Bogorodsky, Kyiv. - 2007. - Р. 28.

14. Chesnok N.G. Optical and x-ray variability of seyfert galaxies NGC 5548, NGC 7469, NGC 3227, NGC 4051, NGC 4151, Mrk 509, Mrk 79, Akn 564 / Chesnok N.G., Sergeev S.G., Vavilova I.B. // online Abstracts of Conference COSPAR 2008 - 37th Scientific Assembly, Montreal, Canada. - 2008. Електронний ресурс: http://www.iasfbo.inaf.it/events/cospar2008/pdf/poster/Nadyar.pdf.

15. Вавилова И.Б. Свойства изолированных АЯГ ближней вселенной / Вавилова И.Б., Чеснок Н.Г. // Program and abstracts of 10-th International Gamow Summer School “Astronomy and beyond astrophysics, cosmology and gravitation, cosmomicrophysics, radio-astronomy and astrobiology”, Odessa. - 2010. - P. 24.

16. Вольвач А.Е. Вспышечная активность блазара 3С 454.3 в период 2004-2010 гг. от гамма до радио диапазонов длин волн / Вольвач А.Е., Ларионов М.Г., Вольвач Л.Н., Кутькин А.М., Виллата М., Раитери К.М., Лахтеенмаки А., Торникоски М., Саволаинен П., Тамми Дж., Аллер М.Ф., Аллер Х.Д., Сергеев С.Г., Дорошенко В.Т., Ефимов Ю.С., Климанов С.А., Назаров С.В., Борман Г.В., Пушкарев А.Б., Жданов В.И., Федорова Е.В., Вавилова И.Б., Чеснок Н.Г. // Program and abstracts of 10-th International Gamow Summer School “Astronomy and beyond astrophysics, cosmology and gravitation, cosmomicrophysics, radio-astronomy and astrobiology”, Odessa. - 2010. - P. 35.

Цитована література

17. White R.J. Comments on cross-correlation methodology in variability studies of active galactic nuclei / White R.J., Peterson B.M. // Publ. Astron. Soc. Pacific. - 1994. - Vol. 106. - P. 879-889.

18. Gaskell C.M. Line variations in quasars and Seyfert galaxies / Gaskell C.M., Sparke L.S. // Astrophys. J. - 1986. - Vol. 305. - P. 175-186.

19. Peterson B.M. On uncertainties in cross-correlation lags and the reality of wavelength-dependent continuum lags in active galactic nuclei / Peterson B.M., Wanders I., Horne K. // Publ. Astron. Soc. Pacific. - 1998. - Vol. 110. - P. -670.

20. Vaughan S. An XMM-Newton observation of Ton S180: constraints on the continuum emission in ultrasoft Seyfert galaxies / Vaughan S., Boller Th., Fabian A. C., Ballantyne D., Brandt W., Trumper J. // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. - 2002. - Vol. 337. - P. 247-255.

21. Edelson R. A. X-Ray Spectral Variability and Rapid Variability of the Soft X-Ray Spectrum Seyfert 1 Galaxies Arakelian 564 and Ton S180 / Edelson R. A., Turner J., Pounds K., Vaughan S., Markowitz A., Marshall H., Dobbie P., Warwick R. // Astrophys. J. - 2002. - Vol. 568, Issue 2. - P. 610-626.

22. Харитонов А.В. Спектрофотометрический каталог звезд / Харитонов А.В., Терещенко В.М., Князева Л.Н. - Алма-Ата: Наука, 1988. - 347 c.

23. Peterson B. M. Central masses and broad-line region sizes of Active Galactic Nuclei. II. A homogeneous analysis of a large reverberation-mapping database / Ferrarese L., Gilbert K. M. // Astrophys. J. - 2004. - Vol. 613. - P. 682 - 699.

24. Onken C. A. Supermassive Black Holes in Active Galactic Nuclei. II. Calibration of the Black Hole Mass-Velocity Dispersion Relationship for Active Galactic Nuclei / Ferrarese L., Merrit D., Peterson B. M., Pogge R. W., Vestergaard M., Wandel A. // Astrophys. J. - 2004. - Vol. 615. - P. 645-651.

25. Uttley P. Correlated Long-Term Optical and X-Ray Variations in NGC 5548 / Edelson R. A., McHardy I. M., Peterson B. M., Markowitz A. // Astrophys. J. - 2003. - Vol. 584, Issue 2. - P. L53-L56.

26. Shakura N.I. Black holes in binary systems. Observational appearance / Shakura N.I., Sunyaev R.A. // Astron. and Astrophys. - 1973. - Vol. 24. - P. -355.

Анотація

Чеснок Н. Г. Фотометрична та спектральна змінність випромінювання активних ядер галактик в оптичному та рентгенівському діапазонах. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.03.02 - Астрофізика, радіоастрономія. - Головна астрономічна обсерваторія НАН України, Київ, 2010.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню характеристик активних ядер галактик в оптичному та рентгенівському діапазонах, вивченню спектральних і фотометричних властивостей, визначенню їхньої будови та мас центральних ЧД. Проведене фотометричне дослідження вибірки галактик Сейферта NGC 5548, NGC 7469, NGC 3227, NGC 4051, NGC 4151, Mrk 509, Mrk 79, Ark 564 дозволило встановити співвідношення між характеристиками кривих блиску в оптичному та рентгенівському діапазонах та наявністю кореляції між зміною потоку в цих діапазонах. Два об'єкти з вибірки, а саме NGC 5548 та NGC 4051, мають велике значення ймовірності існування позитивного часу запізнення змін потоку в оптичному діапазоні відносно рентгенівського (близько ) з максимальним значенням коефіцієнта кореляції при діб для NGC 5548 та при діб для NGC 4051.

Вперше за допомогою методу відлунювання отримано масу центральної ЧД для галактики Сейферта 1Е 0754+3928 , яка дозволила визначити положення галактики на діаграмі ''маса ЧД-світність''. Місцерозміщення 1Е 0754+3928 на діаграмі ''маса ЧД-світність'' гарно узгоджується з розташуванням на цій діаграмі інших галактик Сейферта типу NLS1. Цей результат підтверджує теорію підвищеного темпу акреції речовини в центральному джерелі для об'єктів з відносно малим значенням мас центральних чорних дір та відповідно вищою температурою акреційного диска.

За даними нового каталогу 2MIG сформовано вибірку 62 ізольованих галактик, що містять активні ядра. Проаналізовано їхні загальні (кінематичні і спектральні) властивості для визначення впливу оточення галактики на активність її ядра. Попередній аналіз показав, що вміст галактик Сейферта 1-го типу лише 25%. Цей результат вказує на те, що оточення галактики може бути одним із факторів, які впливають на область широких емісійних ліній.

Ключові слова: активні ядра галактик, змінність випромінювання.

Аннотация

Чеснок Н. Г. Фотометрическая и спектральная переменность излучения активных ядер галактик в оптическом и рентгеновском диапазонах. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.03.02 - Астрофизика, радиоастрономия. - Главная астрономическая обсерватория НАН Украины, Киев, 2010.

Диссертационная работа посвящена исследованию характеристик активных ядер галактик в оптическом и рентгеновском диапазонах, изучению спектральных и фотометрических свойств, определению их строения и масс центральных черных дыр (ЧД). В результате проведенного фотометрического исследования свойств выборки галактик Сейферта NGC 5548, NGC 7469, NGC 3227, NGC 4051, NGC 4151, Mrk 509, Mrk 79, Ark 564 удалось установить соотношение между характеристиками кривых блеска в оптическом и рентгеновском диапазонах и наличием корреляции между изменением потока в этих диапазонах. Два объекта выборки, а именно NGC 5548 и NGC 4051, имеют большое значение вероятности существования положительного времени запаздывания изменений потока в оптическом диапазоне относительно изменений потока в рентгеновском диапазоне (около 97%) при максимальном значении коэффициента корреляции ( дней) для NGC 5548 и ( дней) для NGC 4051.

Впервые с помощью метода эхокартирования получена масса центральной ЧД для галактики Сейферта 1Е 0754 +3928 , с помощью которой удалось определить положение галактики на диаграмме ''масса ЧД-светимость''. Местоположение галактики Сейферта 1Е 0754+3928 на диаграмме ''масса ЧД'-светимость'' хорошо согласуется с расположением на этой диаграмме других галактик Сейферта типа NLS1. Этот результат подтверждает теорию повышенного темпа аккреции вещества в центральном источнике для объектов с относительно малым значением масс ЧД и соответственно более высокой температурой аккреционного диска.

На основании нового каталога 2MIG сформирована выборка 62 изолированных галактик, содержащих активные ядра. Проанализированы их общие (кинематические и спектральные) свойства для определения влияния окружения галактики на активность ее ядра. Предварительный анализ показал, что содержание галактик Сейферта 1-го типа всего 25%. Этот результат указывает на то, что окружение галактики может быть одним из факторов, влияющих на область широких эмиссионных линий.

Ключевые слова: активные ядра галактик, переменность излучения.

Abstract

Chesnok N. G. Photometrical and spectral variability of emission of active galactic nucleus in the optical and X-ray. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree by speciality 01.03.02 - Astrophysics, Radio Astronomy. - Main Astronomical Observatory of NASU, Kyiv, 2010.

The thesis deals with the study of photometrical and spectral variability of emission of active galactic nucleus in the optical and X-ray.

To find the correlation between the optical and X-ray emission fluxes of AGNs we processed the observational data obtained at the AZT-8 telescope and 2.6-m telescope of the Crimean Astrophysical observatory in 1998-2008 years and data from the database of RXTE space mission. The results of a study of the sample of AGNs: NGC 5548, NGC 7469, NGC 3227, NGC 4051, NGC 4151, Mrk 509, Mrk 79, Akn 564 are following:

(I) Two objects have a high value of a coefficient of correlation in the optical and X-ray: NGC 5548 ( at the days) and NGC 7469 ( at the days). It indicates in favor of the re-radiation mechanism by Compton scattering. In the case of the Seyfert galaxy NGC 7469 we don't find a strong evidence of positive time lag between optical and X-ray flux, but there is a correlation between the short-term X-ray and optical fluxes with the small time lag.

(II) Two objects have similar behaviors of the cross-correlation function as in (I), but the correlation isn't so strong in this case: NGC 3227 ( at the days) and NGC 4051 ( at the days).

(III) Two objects have negative and longer time lag: Mrk 509 ( at the days) and Mrk 79 ( at the days). It means that flux variations appearing in the optical emission range transform after into X-ray. So, the long-term flux variations in optical and X-ray can correlate in the light curves of these Seyfert galaxies and the time lag is for about 10 times bigger in comparison with the case (I).

(IV) There is one object in our sample of Seyfert galaxies without evidence for any correlations between flux variations in the optical and X-ray: Ark 564. Such objects are interesting as a class of Seyfert galaxies, for those the reprocess of the hot coronal photons by accretion disc is absent.

The analysis of the spectroscopic and photometric observations of the active galactic nucleus (AGN) 1E 0754.6+3928 performed at the Crimean Astrophysical Observatory in 1998-2004 is presented. Based on formal spectroscopic criteria for the optical wavelength range, we can classify this object as a Narrow line Seyfert 1 (NLS1) galaxy. Over the period of its observations, the AGN 1E 0754.6+3928 showed a very low flux variability amplitude in both continuum and (). The time lag relative to the continuum has been found from the cross-correlation function centroid to be days. This result and the line dispersion estimate have allowed us to determine the central black hole mass by the reverberation method: . The position of 1E 0754.6+3928 in the black hole mass-luminosity diagram agrees with the positions of other NLS1 galaxies and can be explained by an enhanced mass accretion rate in the central source.

The short results are presented of the origin of the optical variations in the Narrow line Seyfert 1 galaxy NGC 4051 as well as the results of a cross-correlation study using X-ray and optical light curve spanning more than 12 years. The emission is highly variable in all wave-bands, and the amplitude of the optical variations is found to be smaller than that of the X-rays, even after correcting for the contaminating host galaxy ?ux falling inside the photometric aperture. The optical power spectrum is best described by an unbroken power law model with slope and displays lower variability power than the 2-10 keV X-rays on all time-scales probed. It was found that the light curves significantly correlate at an optical delay of days behind the X-rays. This time-scale is consistent with the light travel time to the optical emitting region of the accretion disc, suggesting that the optical variations are driven by X-ray reprocessing.

...