类星体吸收线等值宽度的统计分析

潘彩娟, 陈志福,2, 陈 漓, 罗永玉, 陈赛艳



类星体吸收线等值宽度的统计分析

潘彩娟1, 陈志福1,2, 陈 漓1, 罗永玉1, 陈赛艳1

(1.百色学院 物理与电信工程系,广西 百色, 533000; 2.广州大学 天体物理中心,广东 广州, 510006)

对相关文献的1 806个MgII (279.6, 280.3 nm) 吸收系统的样本进行了统计分析. 发现MgI (285.2 nm), FeII (238.2 nm), FeII (258.7 nm)和FeII (260.0 nm)吸收线也常出现在 MgII (279.6, 280.3 nm)吸收系统中, 并且, 与MgII (279.6 nm)的吸收强度相比, 它们的吸收也较强, 但是MnII (257.6 nm)和TiII (324.2 nm)吸收线比较少出现在MgII(279.6, 280.3 nm)吸收系统中, 并且很弱.

类星体; 吸收线; 统计分析

类星体光谱中存在大量的吸收线, 在类星体发现不久之后, 人们就在类星体的光谱中探测到了吸收线[1-3]. 类星体吸收线的起源主要包括[4]: 星系、星系际介质、类星体的寄主星系、类星体中心附近的高速气体、高速云. 从吸收线与类星体的关系来看, 吸收线可分为内禀吸收线和插入天体吸收线[5]. 吸收线红移abs近似等于发射线红移em的吸收线, 通常是与类星体有密切联系的吸收体产生的, 因此是内禀的, 而吸收线红移abs远小于发射线红移em的吸收线, 其吸收线红移是宇宙学的, 是由类星体与观测者之间的吸收体产生的, 所以是插入天体吸收线.

类星体光谱中常见的吸收线有: 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). 在同一个吸收体中, 不同元素的电离程度和丰度都可能不同, 因此, 其对应的吸收线强度往往不同. 本文利用文献[6]的类星体吸收线样本, 对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)吸收线的等值宽度进行统计分析.

1 统计和分析

文献[6]的类星体吸收线样本包括1 806个吸收体, 其吸收线红移范围从0.370 7到0.800 0, 吸收线红移的分布见图1. 静止坐标系中MgII (279.6, 280.3 nm)的等值宽度分布见图2和图3. MgII (279.6 nm)的静止坐标系下的等值宽度主要分布在0.100 nm附近, 其最大值延伸至0.552 nm. MgII (280.3 nm)的静止坐标系下等值宽度主要分布在0.090 nm附近, 其最大值延伸至0.506 nm. 吸收线的饱和程度可以使用谱线的强度比表征[7]. 对于MgII (279.6, 280.3 nm), 完全饱和的理论边界是:r279.6/r280.3= 1.0, 完全不饱和的理论边界是[8]:r279.6/r280.3= 2.0. 静止坐标系中MgII (279.6, 280.3 nm)双线的等值宽度比值分布见图4, 其中81%的吸收线处在完全饱和与完全不饱和的理论边界内.

图1 全部吸收线红移分布, 间隔0.02.

图 2 Wr279.6分布, 间隔0.1, 最小值0.031 nm, 最大值0.552 nm.

图3 Wr280.3分布, 间隔0.1, 最小值0.017 nm, 最大值0.506 nm.

图4 静止坐标系中MgII (279.6, 280.3 nm)双线的等值宽度的比值分布. 高斯拟合曲线的线心为1.15, 半峰全宽0.49. 虚垂线分别是完全饱和与完全不饱和的理论边界.

在文献[6]的1 806个吸收体的样本中, 有79%(1 431/1 806)的吸收体探测到在静止坐标系中等值宽度大于0.010 nm的MgI (285.2 nm)吸收线. MgI (285.2 nm)吸收线等值宽度分布见图5, 静止坐标系中的最大等值宽度达到0.367 nm. MgI (285.2 nm)相对MgII (279.6 nm)的吸收线强度分布见图6. 从图6可以看出, MgI (285.2 nm)相对MgII (279.6 nm)吸收线的强度是比较弱的, MgI (285.2 nm)的吸收强度约只有MgII (279.6 nm)吸收强度的1/5.

图5 Wr285.2分布, 间隔0.06, 最大值0.367 nm.

图6 Wr2852/Wr2796分布. 高斯拟合线心为0.21, 半峰全宽为0.27.

在文献[6]的1 806个吸收体的样本中, 有853个吸收体探测到在静止坐标系中等值宽度大于0.010 nm的FeII (234.4 nm)吸收线, 占总吸收体样本的47%. FeII (234.4 nm)吸收线等值宽度的分布见图7, 静止坐标系中的最大等值宽度达到0.530 nm. FeII (234.4 nm)相对MgII (279.6 nm)的吸收线强度分布见图8. 从图8可以看出, FeII (234.4 nm)相对MgII (279.6 nm)吸收线的强度比 MgI (285.2 nm)相对MgII (279.6 nm)吸收线强度大.

在文献[6]的1 806个吸收体的样本中, 探测到在静止坐标系中等值宽度大于0.010 nm的 FeII (237.4 nm)吸收线的吸收体, 占总吸收体样本的42%(767/1 806). FeII (237.4 nm)吸收线等值宽度的分布见图9, 静止坐标系中的最大等值宽度达到0.600 nm. FeII (237.4 nm)相对 MgII (279.6 nm)的吸收线强度分布见图10.

图7 Wr234.4分布, 间隔0.08, 最大值0.530 nm.

图8 Wr234.4/Wr279.6分布. 高斯拟合线心为0.35, 半峰全宽为0.47.

图9 Wr237.4分布, 间隔0.08, 最大值0.600 nm.

图10 Wr237.4/Wr279.6分布. 高斯拟合线心为0.25, 半峰全宽是0.47.

在文献[6]的1 806个吸收体的样本中, 在静止坐标系中等值宽度大于0.010 nm的 FeII (238.2 nm)的吸收线等值宽度的分布见图11, 静止坐标系中的最大等值宽度达到0.900 nm. FeII (238.2 nm)相对MgII (279.6 nm)的吸收线强度分布见图12. 从图11和图12可知, 在大部分吸收体中(58%, 1 043/1 806)都探测到了FeII (238.2 nm)吸收线, 并且其吸收强度也很强.

在文献[6]的1 806个吸收体的样本中, 接近4/5(77%, 1 389/1 806)的吸收体都探测到在静止坐标系中等值宽度大于0.010 nm的FeII (258.7 nm)的吸收线. 其吸收线等值宽度的分布见图13, FeII (258.7 nm)相对MgII (279.6 nm)的吸收线强度也是比较强的, 其分布见图14.

FeII (260.0 nm)的吸收线是很常见并且有很强吸收的吸收线. 在文献[6]的1 806个吸收体的样本中, 有88% (1 597/1 806)的吸收体都探测到在静止坐标系中等值宽度大于0.010 nm的 FeII (260.0 nm)的吸收线. 其吸收线等值宽度分布见图15, FeII (260.0 nm)相对MgII (279.6 nm)的吸收线强度分布见图16.

MnII (257.6 nm)和TiII (324.2 nm)吸收线通常比较弱, 并且比较少出现在光学波段的类星体光谱中. 在文献[6]的1 806个吸收体的样本中, 只有37% (662/1 806)和20%(357/1 806)的吸收体探测到在静止坐标系中等值宽度大于0.010 nm的MnII (257.6 nm)和TiII (324.2 nm)吸收线. 其吸收线等值宽度的分布分别见图17和图19, 相对MgII (279.6 nm)的吸收线强度分布分别见图18和图20.

图11 Wr238.2分布, 间隔0.08, 最大值0.900 nm.

图12 Wr238.2/Wr279.6分布. 高斯拟合的线心是0.52，半峰全宽是0.49.

图13 Wr258.7分布, 间隔0.1.

图14 Wr258.7/Wr279.6分布. 高斯拟合的线心为0.35, 半峰全宽为0.46.

图15 Wr260.0分布，间隔0.08.

图16 Wr260.0/Wr279.6分布. 高斯拟合的线心为0.55, 半峰全宽为0.50.

图17 Wr257.6分布, 间隔0.08.

图18 Wr2576/Wr279.6分布. 高斯拟合的线心是0.13, 半峰全宽是0.22.

图19 Wr324.2分布，间隔是0.08.

图20 Wr324.2/Wr279.6分布. 高斯拟合的线心是0.09, 半峰全宽是0.15.

表1 总样本中探测到的各种吸收线数目

2 结论

进行吸收线证认时, 每一个吸收系统至少需要认证2条吸收线. 但是由于光谱的原因, 在一个吸收系统中要证认很多条吸收线往往是比较困难的, 特别是要证认一些不常出现并且比较弱的吸收线. 在MgII (279.6, 280.3 nm)的双线吸收系统中, 通常只证认MgII (279.6, 280.3 nm). 文献[6]的MgII (279.6,280.3nm)吸收系统的样本中, 从前面的统计分析和表1中数据可以看到MgI (285.2 nm), FeII (238.2 nm), FeII (258.7 nm)和FeII (260.0 nm)吸收线也常出现在 MgII (279.6, 280.3 nm)吸收系统中, 特别是FeII (238.2 nm)和FeII (260.0 nm)吸收线, 相对MgII (279.6 nm)来说, 它们的吸收也是比较强的. 这些常出现并且比较强的吸收线, 将有利于在其它光谱中进行吸收线系统的证认. MnII (257.6 nm)和TiII (324.2 nm)是比较少出现的吸收线, 并且很弱, 这从统计分析和表1可以很清楚地看到. 对于这些比较少出现并且很弱的吸收线, 在进行吸收线证认的时候, 通常是可以忽略的, 特别是在低分辨率、低信噪比的光谱中, 这些吸收线往往是不能被证认的.

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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

广西省自然科学基金(2012jjAA10090); 广西省教育厅科研项目(200911LX410)

潘彩娟(1965-), 女, 副教授, 研究方向为活动星系核、星系的形成与演化. E-mail: pancaiiuan@163.com

(责任编校:江 河)