中园学 物理学 力学天文学 SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica Astronomica Massive black holes and tidal disruption events at the center of galaxies 刘柱袁为民,孙惠李硕,刘富坤陈弦馷由俊,王挺贵雷卫华,钟诗言,袁峰,王俊峰,鑿卓,李立新,范一中and固宏岩 Citation:中国科学:物理学力学天文学48.039503(2018);doi:10.1360/ SSPMA201700268 ViewTableofContentshttp:/lengine.scichina.com/publisher/scp/iounal/sspma48/ Published by the(中国科学》杂志杜 Articles you may be interested in massive black holes at the ce ENTIA SINICA Physica, Mechanica& Astronomica 42, 21 eco-eyolution of massive black holes in dualactive galactic nuclei and their host galaxies via galaxy merger simulations NA Physics, Mechanics Astronomy 62, 129511(2019) Weighing super-massive black holes with narrow Fe Ka line SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy 54, 1354(2011); New insights into AGNs with low-mass black holes and high accretion rates: the case of narrow-line Seyfert 1 galaxies SCIENCE CHINA Physics, Mecl Astronomy RIAXIALITY AND PRESSURE ANISOTROPY INDUCED BY TIDAL INTERACTIONS BETWEEN GALAXIES Science in China Series A-Mathematics, Physics, Astronomy Technological Science 29, 1073(1986)
Massive black holes and tidal disruption events at the center of galaxies 刘柱, 袁为民, 孙惠, 李硕, 刘富坤, 陈弦, 陆由俊, 王挺贵, 雷卫华, 钟诗言, 袁峰, 王俊峰, 黎卓, 李立新, 范一中 and 周宏岩 Citation: 中国科学: 物理学 力学 天文学 48, 039503 (2018); doi: 10.1360/SSPMA2017-00268 View online: http://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSPMA2017-00268 View Table of Contents: http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SSPMA/48/3 Published by the 《中国科学》杂志社 Articles you may be interested in Cosmological evolution of massive black holes at the center of galaxies SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica & Astronomica 42, 1256 (2012); Investigating the co-evolution of massive black holes in dual active galactic nuclei and their host galaxies via galaxy merger simulations SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy 62, 129511 (2019); Weighing super-massive black holes with narrow Fe Kα line SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy 54, 1354 (2011); New insights into AGNs with low-mass black holes and high accretion rates: the case of narrow-line Seyfert 1 galaxies SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy 53, 216 (2010); TRIAXIALITY AND PRESSURE ANISOTROPY INDUCED BY TIDAL INTERACTIONS BETWEEN GALAXIES Science in China Series A-Mathematics, Physics, Astronomy & Technological Science 29, 1073 (1986);
中国科学:物理学力学天文学 2018年第48卷第3期:039503 《中国科学》杂志社 SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica Astronomica physcn. scichina com SCIENCE CHINAPRESS 评述 爱因斯坦探针:探索变幻多姿的X射线宇宙专题 OSSA 星系中心大质量黑洞及潮汐瓦解恒星事件 刘柱,袁为民,孙惠,李硕,刘富坤,陈弦5,陆由俊3,王挺贵,雷卫华, 钟诗言,袁峰’,王俊峰,黎卓4,李立新3,范一中,周宏岩° 1.中国科学院国家天文台,中国科学院空间天文与技术重点实验室,北京100012; 中国科学院大学天文与空间科学学院,北京100049, 3.中国科学院国家天文台,北京100012; 4.北京大学物理学院天文系,北京10087 5.北京大学科维理天文与天体物理研究所,北京100871 6.中国科学技术大学天体物理中心星系与宇宙学重点实验室,合肥230026; 7.华中科技大学物理学院,武汉430074 8.中国科学院云南天文台,昆明650216 9中国科学院上海天文台,上海200030; 10.厦门大学天文学系,厦门361005 11.中国科学院紫金山天文台,南京210008 *联系人,刘柱,E-mal: liuzhu a nao. cas. cn;袁为民, E-mail:wmy@ nao. cas.cn 收稿日期:2017-09-20,接受日期:2017-1130,网络发表日期:2018-01-30 中国科学院空间科学战略性先导科技专项(编号:XDA15052100)和北京大学“985工程”建设项目“星团环境对双黑洞形成演化过程的干扰及其 对引力波探测的影响”资助 摘要黑洞潮汐瓦解恒星事件( Tidal Disruption Events,TDE)是星系中心黑洞瓦解进入其潮汐瓦解半径内的恒星 并吸积恒星碎片物质而产生的一种剧烈辐射耀发现象.TDE的能谱和光变特征中蕴含了中心黑洞和被瓦解的恒 星的信息,为我们证实和普查宁静星系中的黑洞,研究其参数、吸积过程和喷流产生、以及核区星际介质等提供 了可能.TDE还可能提供中等质量黑洞和双黑洞存在的证据.TDE的观测和理论已成为一个新开辟的天体物理研 究领域,但目前的进展受制于探测到事件太少(尤其是在X射线波段),且观测数据普遍质量不高.TDE的发生率很 低,要探测大样本的事例需要监测足够大的空间体积.爱因斯坦探针卫星( Einstein probe,EP)覆盖了0.5-4keV的 软X射线波段(接近TDE耀发时的辐射峰值能段),具有大视场以及高灵敏度,非常利于对TDE的探测预期爱因斯 坦探针卫星毎年可以发现约几十至上百例TDE,其中有约10例或更多具有相对论性喷流特征.这将使我们可以获 得较为完备、具有统计意义的TDE的样本,为进一步研究黑洞的存在和统计性质、增长和演化、发现中等质量 层洞和大质量双黑洞等提供了新的途径 关键词大质量黑洞,潮汐瓦解恒星,吸积,喷流,星际介质 PACS:9862Js,9555Ka,98.62Mw,98.62Nx,98.62Ra 引用格式:刘柱,袁为民,孙惠,等.星系中心大质量黑洞及潮汐瓦解恒星事件.中国科学:物理学力学天文学,2018,48:039503 Sun H, et al. Massive black holes and tidal disruption events at the center of galaxies(in Chinese ). Sci Sin-Phys Mech Astron, 2018, 48:039503,doi:10. SPMA2017-00268 2018《中国科学》杂志社 ww. scichina co DownloadedtoiP:223.0.13.174On2020-03-1011:25:21http:/engine.scichina.com/doi/10.1360/sspma2017-00268
星系中心大质量黑洞及潮汐瓦解恒星事件 刘柱1*, 袁为民1,2*, 孙惠1 , 李硕3 , 刘富坤4,5, 陈弦4,5, 陆由俊3 , 王挺贵6 , 雷卫华7 , 钟诗言8 , 袁峰9 , 王俊峰10, 黎卓4,5, 李立新5,4, 范一中11 , 周宏岩6 1. 中国科学院国家天文台, 中国科学院空间天文与技术重点实验室, 北京 100012; 2. 中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京 100049; 3. 中国科学院国家天文台, 北京 100012; 4. 北京大学物理学院天文系, 北京 100871; 5. 北京大学科维理天文与天体物理研究所, 北京 100871; 6. 中国科学技术大学天体物理中心星系与宇宙学重点实验室, 合肥 230026; 7. 华中科技大学物理学院, 武汉 430074; 8. 中国科学院云南天文台, 昆明 650216; 9. 中国科学院上海天文台, 上海 200030; 10. 厦门大学天文学系, 厦门 361005; 11. 中国科学院紫金山天文台, 南京 210008 *联系人, 刘柱, E-mail: liuzhu@nao.cas.cn; 袁为民, E-mail: wmy@nao.cas.cn 收稿日期: 2017-09-20; 接受日期: 2017-11-30; 网络发表日期: 2018-01-30 中国科学院空间科学战略性先导科技专项(编号: XDA15052100)和北京大学“985工程”建设项目“星团环境对双黑洞形成演化过程的干扰及其 对引力波探测的影响”资助 摘要 黑洞潮汐瓦解恒星事件(Tidal Disruption Events, TDE)是星系中心黑洞瓦解进入其潮汐瓦解半径内的恒星 并吸积恒星碎片物质而产生的一种剧烈辐射耀发现象. TDE的能谱和光变特征中蕴含了中心黑洞和被瓦解的恒 星的信息, 为我们证实和普查宁静星系中的黑洞, 研究其参数、吸积过程和喷流产生、以及核区星际介质等提供 了可能. TDE还可能提供中等质量黑洞和双黑洞存在的证据. TDE的观测和理论已成为一个新开辟的天体物理研 究领域, 但目前的进展受制于探测到事件太少(尤其是在X射线波段), 且观测数据普遍质量不高. TDE的发生率很 低, 要探测大样本的事例需要监测足够大的空间体积. 爱因斯坦探针卫星(Einstein Probe, EP)覆盖了0.5–4 keV 的 软X射线波段(接近TDE耀发时的辐射峰值能段), 具有大视场以及高灵敏度, 非常利于对TDE的探测. 预期爱因斯 坦探针卫星每年可以发现约几十至上百例TDE, 其中有约10例或更多具有相对论性喷流特征. 这将使我们可以获 得较为完备、具有统计意义的TDE的样本, 为进一步研究黑洞的存在和统计性质、增长和演化、发现中等质量 黑洞和大质量双黑洞等提供了新的途径. 关键词 大质量黑洞, 潮汐瓦解恒星, 吸积, 喷流, 星际介质 PACS: 98.62.Js, 95.55.Ka, 98.62.Mw, 98.62.Nx, 98.62.Ra 引用格式: 刘柱, 袁为民, 孙惠, 等. 星系中心大质量黑洞及潮汐瓦解恒星事件. 中国科学: 物理学 力学 天文学, 2018, 48: 039503 Liu Z, Yuan W M, Sun H, et al. Massive black holes and tidal disruption events at the center of galaxies (in Chinese). Sci Sin-Phys Mech Astron, 2018, 48: 039503, doi: 10.1360/SSPMA2017-00268 © 2018 《中国科学》杂志社 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .www.scichina.com 中国科学: 物理学 力学 天文学 . . . . . . . . . . . . . . . . . 2018 年 第 48 卷 第 3 期: 039503 SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica & Astronomica . . . . . . . . . . physcn.scichina.com 评 述 爱因斯坦探针: 探索变幻多姿的X射线宇宙专题 Downloaded to IP: 223.0.13.174 On: 2020-03-10 11:25:21 http://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSPMA2017-00268
刘柱等.中国科学:物理学力学天文学2018年第48卷第3期 引言 洞与星系的共同演化具有重要的意义.具有喷流的 TDE涵盖了喷流产生和能量耗散的全过程,且包含了 尽管缺乏充足的观测证据,目前人们认为星系中中心黑洞活动的信息,例如SwJ644+57的喷流以及 心普遍存在一个大质量黑洞.当恒星靠近这些黑洞附其X射线光变中发现的准周期震荡( Quasi-Periodic Os 近,进入到黑洞的潮汐瓦解半径之内时,作用于恒星 cillation,QPO),反映了黑洞周围的吸积过程及广义相 的潮汐引力将超过恒星的自引力,恒星会被潮汐瓦解对论效应,因此是我们研究吸积过程、喷流物理和 ( Tidal Disruption Events,TDE).这个过程中大约有 中心黑洞性质的“天体实验室” 半的瓦解物质会回落并被黑洞吸积,产生可以达到活 3)黑洞的性质和参数:黑洞的质量与自旋是天体 动星系核( Active Galactic Nuclei,AGN)的光度的爆发物理研究黑洞的最基本的两个参量,对这两个参量的 式辐射1.观测上发现大部分TDE爆发时其软X射线测量是进行许多其他研究的基础.TDE的观测性质提 的峰值光度可以达到10“ergs-,随后其光度随着时供了几种测量黑洞质量的方法:在假设爱丁顿吸积的 间大体按照L∝15的规律衰减,整个耀发的过程可以情况下,可以利用TDE的峰值光度测量该事件中黑洞 持续几个月甚至几年 的质量;通过测量一些TDE中发现的QPO的频率也可 TDE的研究对于进一步理解一些基本的天文学问以计算黑洞质量;另外还可以通过计算TDE的X射线 题具有重要的意义这里主要阐述以下几点 光变幅度计算黑洞质量.黑洞自旋的测量则更为困难 1)“是否每个星系中都存在一个大质量黑洞?”这目前测量超大质量黑洞自旋主要是利用AGN的X射线 是天文学中的一个基本问题.一方面,对于近邻的星能谱中观测到的宽铁线黑洞的自旋是与黑洞的并 系的研究发现,星系中心黑洞的性质与其所在的宿主合和吸积历史紧密联系的.假设不同的并合与吸积模 星系之间存在紧密的关系,另一方面观测上也发现,式,观测到的超大质量黑洞自旋的分布也将不同.通 中心黑洞的反馈机制对于从理论上解释观测到的星系过对黑洞自旋分布的研究可以帮助我们理解黑洞的质 的光度函数非常重要.因此,星系中心黑洞的存在对星量增长以及演化过程.最新的研究指出,通过对TDE的 系的形成和演化将会有重要影响.目前对于活动星系X射线光变曲线的完整和精细的观测,可以探测黑洞 中的中心大质量黑洞,可以通过观测黑洞吸积过程产自旋的广义相对论效应并限制黑洞自旋的分布,从 生的高能辐射探测.对于极少数(几十个)近邻的不活而为测量宁静星系中黑洞的自旋提供了有效的方法 动的黑洞,通过动力学方法可以探测其中心的超大质 4)宁静星系中心气体环境:宁静黑洞周围气体环 量黑洞.而对于大多数不活动的黑洞,这两种方法并境,以及其与活动黑洞周围气体环境的比较将对黑洞 不适用.探测和研究这些黑洞只能通过研究TDE的方在秒差距( Parsec尺度气体吸积过程以及核活动起源 法进行.在双黑洞星系中产生的TDE事件,其光变曲给出重要的启示受限于观测手段,目前这类研究只限 线具有不同的特征,可以利用TDE事件来寻找双黑于银河系和邻近的几个星系.TDE辐射峰值在远紫外 洞.综上,利用TD事件可以探测并积累较大的单黑和软X射线波段,当这些能量相对较高的光子照射到 洞以及双黑洞的样本.这对限制黑洞以及双黑洞的分周围的星际介质以及潮汐碎片、吸积盘外流气体时, 布状态、其在星系中所占比例以及宇宙演化等方面都会产生窄的和宽的紫外和光学发射线.同时,通过视线 将具有重要的意义,并帮助我们回答星系形成与演化方向上的气体时还会产生吸收线.探测并研究这些发 的历史、大质量黑洞的增长以及宇宙结构的形成演化射线和吸收线的性质可以帮助我们了解宁静黑洞在秒 等问题 差距尺度上的气体环境 2)研究吸积和喷流:TDE事件经历了完整的吸积 黑洞潮汐瓦解恒星的理论在20世纪70-80年代就 过程,从开始到结束,吸积率跨越了多个数量级,对应已提出.理论预言的该事件耀发时的峰值频率很可 不同的吸积态,为研究大质量黑洞的吸积过程提供了能在紫外和软X射线波段,而第1例相对可靠的TDE事 理想的实验室.喷流是天体物理中的重要现象,从X射件正是由工作在软X射线波段01-24keV的 ROSAT卫 线双星到AGN都观测到了喷流结构喷流很有可能是星在宁静星系NGC5905中所发现的·.后续又从 AGN反馈机制中的一种,理解喷流的性质对于研究黑 ROSAT的数据中发现了4例可能的TDE,其光变 039503-2 ownloadedtoIp:223.0.13.174On:2020-03-1011:25:21http://enginescichina.com/doi/10.1360/sspma2017-00268
1 引言 尽管缺乏充足的观测证据, 目前人们认为星系中 心普遍存在一个大质量黑洞. 当恒星靠近这些黑洞附 近, 进入到黑洞的潮汐瓦解半径之内时, 作用于恒星 的潮汐引力将超过恒星的自引力, 恒星会被潮汐瓦解 (Tidal Disruption Events, TDE). 这个过程中大约有一 半的瓦解物质会回落并被黑洞吸积, 产生可以达到活 动星系核(Active Galactic Nuclei, AGN)的光度的爆发 式辐射[1,2]. 观测上发现大部分TDE爆发时其软X射线 的峰值光度可以达到1044 erg s −1 , 随后其光度随着时 间大体按照L∝t −5/3的规律衰减, 整个耀发的过程可以 持续几个月甚至几年. TDE的研究对于进一步理解一些基本的天文学问 题具有重要的意义. 这里主要阐述以下几点: 1) “是否每个星系中都存在一个大质量黑洞?”这 是天文学中的一个基本问题. 一方面, 对于近邻的星 系的研究发现, 星系中心黑洞的性质与其所在的宿主 星系之间存在紧密的关系[3,4]; 另一方面观测上也发现, 中心黑洞的反馈机制对于从理论上解释观测到的星系 的光度函数非常重要. 因此, 星系中心黑洞的存在对星 系的形成和演化将会有重要影响. 目前对于活动星系 中的中心大质量黑洞, 可以通过观测黑洞吸积过程产 生的高能辐射探测. 对于极少数(几十个)近邻的不活 动的黑洞, 通过动力学方法可以探测其中心的超大质 量黑洞. 而对于大多数不活动的黑洞, 这两种方法并 不适用. 探测和研究这些黑洞只能通过研究TDE的方 法进行. 在双黑洞星系中产生的TDE事件, 其光变曲 线具有不同的特征[5], 可以利用TDE事件来寻找双黑 洞. 综上, 利用TDE事件可以探测并积累较大的单黑 洞以及双黑洞的样本. 这对限制黑洞以及双黑洞的分 布状态、其在星系中所占比例以及宇宙演化等方面都 将具有重要的意义, 并帮助我们回答星系形成与演化 的历史、大质量黑洞的增长以及宇宙结构的形成演化 等问题. 2) 研究吸积和喷流: TDE事件经历了完整的吸积 过程, 从开始到结束, 吸积率跨越了多个数量级, 对应 不同的吸积态, 为研究大质量黑洞的吸积过程提供了 理想的实验室. 喷流是天体物理中的重要现象, 从X射 线双星到AGN都观测到了喷流结构. 喷流很有可能是 AGN反馈机制中的一种, 理解喷流的性质对于研究黑 洞与星系的共同演化具有重要的意义. 具有喷流的 TDE涵盖了喷流产生和能量耗散的全过程, 且包含了 中心黑洞活动的信息, 例如Sw J1644+57的喷流以及 其X射线光变中发现的准周期震荡(Quasi-Periodic Oscillation, QPO), 反映了黑洞周围的吸积过程及广义相 对论效应[6–8], 因此是我们研究吸积过程、喷流物理和 中心黑洞性质的“天体实验室”. 3) 黑洞的性质和参数: 黑洞的质量与自旋是天体 物理研究黑洞的最基本的两个参量, 对这两个参量的 测量是进行许多其他研究的基础. TDE的观测性质提 供了几种测量黑洞质量的方法: 在假设爱丁顿吸积的 情况下, 可以利用TDE的峰值光度测量该事件中黑洞 的质量; 通过测量一些TDE中发现的QPO的频率也可 以计算黑洞质量; 另外还可以通过计算TDE的X射线 光变幅度计算黑洞质量. 黑洞自旋的测量则更为困难, 目前测量超大质量黑洞自旋主要是利用AGN的X射线 能谱中观测到的宽铁线[9]. 黑洞的自旋是与黑洞的并 合和吸积历史紧密联系的. 假设不同的并合与吸积模 式, 观测到的超大质量黑洞自旋的分布也将不同. 通 过对黑洞自旋分布的研究可以帮助我们理解黑洞的质 量增长以及演化过程. 最新的研究指出, 通过对TDE的 X射线光变曲线的完整和精细的观测, 可以探测黑洞 自旋的广义相对论效应并限制黑洞自旋的分布[10], 从 而为测量宁静星系中黑洞的自旋提供了有效的方法. 4) 宁静星系中心气体环境: 宁静黑洞周围气体环 境, 以及其与活动黑洞周围气体环境的比较将对黑洞 在秒差距(Parsec)尺度气体吸积过程以及核活动起源 给出重要的启示. 受限于观测手段, 目前这类研究只限 于银河系和邻近的几个星系. TDE辐射峰值在远紫外 和软X射线波段, 当这些能量相对较高的光子照射到 周围的星际介质以及潮汐碎片、吸积盘外流气体时, 会产生窄的和宽的紫外和光学发射线. 同时, 通过视线 方向上的气体时还会产生吸收线. 探测并研究这些发 射线和吸收线的性质可以帮助我们了解宁静黑洞在秒 差距尺度上的气体环境[11–13]. 黑洞潮汐瓦解恒星的理论在20世纪70–80年代就 已提出[1,2]. 理论预言的该事件耀发时的峰值频率很可 能在紫外和软X射线波段, 而第1例相对可靠的TDE事 件正是由工作在软X射线波段0.1–2.4 keV的ROSAT卫 星在宁静星系NGC 5905中所发现的[14,15]. 后续又从 ROSAT的数据中发现了4例可能的TDE[16–20], 其光变 刘柱等. 中国科学: 物理学 力学 天文学 2018 年 第 48 卷 第 3 期 039503-2 Downloaded to IP: 223.0.13.174 On: 2020-03-10 11:25:21 http://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSPMA2017-00268
刘柱等.中国科学:物理学力学天文学2018年第48卷第3期 曲线如图1(a)和(b)所示.利用目前在轨运行的X射线望 在光学紫外波段,利用 GALEX,SDSS, ASASSN 远镜( XMM-Newton, Chandra和 Swift)数据,在X射线能以及Pan- STARRS等巡天项目的数据,寻找到了大约24 段又探测到大约15个新的TDE候选体(图1(c)(e)例可能的TDE的候选体 表1列出了目前已知的X射线TDE候选体.总体来说, Swi卫星的BAT探测器(15-150keV)在2011年发 观测到的事例还非常少,而且大多数的观测采样覆盖现了1例非常奇特的TDE候选体SwJ644+57.其各向 严重不足 同性峰值光度达到3×10egs,比典型TDE的X射线 ROSAT TDES NGC 5905. R236 RXJ1624+75 681012 2005 Time(a) Date 200320042005200620072008 200320042005200620072008 10000 >N 9952000200520102015 图1(网络版彩图)(a) ROSAT探测到的TDE的光变曲线,取自文献[21(b)TDE候选事例TDXF1347-3254的光变曲线,(c), d) XMM-Newton探测到的TDE候选事例NGC3599和 SDSS JI323+4827的光变曲线P,(e)TDE候选事例 WINGS J348的 XMM-Newton和 Chand观测到的光变曲线,(一例可能在双黑洞系统中产生的TDE的光变曲线,取自文献49]实线或虚 线代表的是服从Lx的光变曲线,(中的红色曲线代表的是双黑洞中TDE的光变曲线 Figure 1( Color online)(a) Light curves for ROSAT detected TDEs, adopted from ref. [24]. Credit: Komossa 2004, Cambridge Univer oduced with permission from Cambridge University Press. (b)Light curve for TDEXF 1347-3254 Credit: Cappelluti et 495, 19, 2009, reproduced with permission C ESO. (c)and(d) Light curves for XMM-Newton detected TDE candidates NGC 623+3827, respectively, adopted from ref.[24]. Credit: Esquejet al. 2008, Astron Astrophys, 489, 54, 2008, reproduced with permission e ESO.(e)XMM-Newton and Chandra light curves for WINGS J1348. Credit: Maksym et al. MNRAS, 2013, 435, 1904-1927, reproduced with permission o OUP.(f) Light curve of a possible TDE in a black hole binary system, adopted from ref [49). The solid and/or dashed curves show the ght curves which follow Locr, while the red curve in(f shows a light curve of a TDE in a binary black hole system 039503-3 ownloadedtoIp:223.0.13.174On:2020-03-1011:25:21http://enginescichina.com/doi/10.1360/sspma2017-00268
曲线如图1(a)和(b)所示. 利用目前在轨运行的X射线望 远镜(XMM-Newton, Chandra和Swift)数据, 在X射线能 段又探测到大约15个新的TDE候选体[21–37](图1(c)–(e)). 表1列出了目前已知的X射线TDE候选体. 总体来说, 观测到的事例还非常少, 而且大多数的观测采样覆盖 严重不足. 在光学紫外波段, 利用GALEX, SDSS, ASASSN 以及Pan-STARRS等巡天项目的数据, 寻找到了大约24 例可能的TDE的候选体[37–45]. Swift卫星的BAT探测器(15–150 keV)在2011年发 现了1例非常奇特的TDE候选体Sw J1644+57. 其各向 同性峰值光度达到3×1048 erg s −1 , 比典型TDE的X射线 图 1 (网络版彩图) (a) ROSAT探测到的TDE的光变曲线, 取自文献[21]; (b) TDE候选事例TDXF 1347-3254的光变曲线[19]; (c), (d) XMM-Newton探测到的TDE候选事例NGC 3599和SDSS J1323+4827的光变曲线[24]; (e) TDE候选事例WINGS J1348的 XMM-Newton和Chandra观测到的光变曲线[28]; (f) 一例可能在双黑洞系统中产生的TDE的光变曲线, 取自文献[49]. 实线或虚 线代表的是服从L∝t −5/3的光变曲线, (f)中的红色曲线代表的是双黑洞中TDE的光变曲线 Figure 1 (Color online) (a) Light curves for ROSAT detected TDEs, adopted from ref. [24]. Credit: Komossa 2004, Cambridge University Press, P45-48, reproduced with permission from Cambridge University Press. (b) Light curve for TDEXF 1347-3254[19]. Credit: Cappelluti et al., Astron Astrophys, 495, L9, 2009, reproduced with permission © ESO. (c) and (d) Light curves for XMM-Newton detected TDE candidates NGC 3599 and SDSS J1323+3827, respectively, adopted from ref. [24]. Credit: Esquej et al. 2008, Astron Astrophys, 489, 54, 2008, reproduced with permission © ESO. (e) XMM-Newton and Chandra light curves for WINGS J1348[28]. Credit: Maksym et al. MNRAS, 2013, 435, 1904–1927, reproduced with permission © OUP. (f) Light curve of a possible TDE in a black hole binary system, adopted from ref. [49]. The solid and/or dashed curves show the light curves which follow L∝t −5/3, while the red curve in (f) shows a light curve of a TDE in a binary black hole system. 刘柱等. 中国科学: 物理学 力学 天文学 2018 年 第 48 卷 第 3 期 039503-3 Downloaded to IP: 223.0.13.174 On: 2020-03-10 11:25:21 http://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSPMA2017-00268
刘柱等.中国科学:物理学力学天文学2018年第48卷第3期 表1目前在X射线波段探测到的TDE候选体 Table 1 TDE candidates that are detected at X-ray band 探测设备 参考文献 NGC 5905 ROSAT ROSAT RXJ624+7554 17 RXJ420+5334 ROSAT 8] NGC 3599 J1323+4827 XMM-Newton 21,24] ROSAT SDSS J1311-0123 0.195 Chandra 2XMMi1847-6317 SDSS J1201+3003 0.146 XMM-Newton WINGS J1348 Chandra 3XMMJ1521+0749 29 XMM-Newton XMMSLI JO740-8539 0.017 XMM-Newton 31 3XMMJ500+0154 0.145 XMM-Newton 32] 0.353 Swift j2058+0516 Swift j1112-8238 a) ASASSN14为光学发现并在射电波段探测到外流的TDE,在后随观测中探测到X射线辐射 辐射亮几个量级.后续的多波段观测和研究揭示这是不足)另外,对于大样本TDE候选体紫外性质的研究 类新的TDE,其非热辐射来自指向我们的相对论性发现,X射线强的TDE没有紫外宽吸收线,而X射线弱 喷流.SwJ644+57是发现的第一个这类TDE,之的源具有紫外宽吸收线特征,这暗示许多光学TDE候 后又发现了另外2个可能的具有喷流的TDE候选体:选体的X射线很弱或者没有探测到X射线辐射的部分 SwJ2058+05和SwJ21+823853 原因是外流的遮挡.在观测到的近40多个TDE中,只 SDsS JI1013602+300305.5是另一个特殊的TDE发现3例具有喷流性质的TDE候选体,1例可能产生于 事件,分析发现其Ⅹ射线光变曲线出现断裂式(天至周中等质量黑洞中的TDE候选体以及1例可能产生于 之内)的大幅度(数十倍)下跌(其光变曲线见图1(),中心为双黑洞的TDE候选体.因此在统计上尚不能 与发生在双黑洞中的TDE事件所预期的光变特征符合对许多关键性科学问题作出解答,如喷流的形成机 得很好详细的分析认为在其中心是相距仅毫秒差制、中等质量黑洞的存在和数目、双黑洞的比例及其 距的双黑洞.这是首次在正常星系中发现双黑洞,为并合速率等 观测正常星系中的双黑洞开辟出了方法 爱因斯坦探针 Einstein probe,EP)卫星是一颗 综上所述,目前一共探测到约40多例可能的TDE面向未来时域天文学和高能天体物理、用于全天软X 事件凹3.这其中约一半是在x射线波段探测到的(约射线暂现源探测和变源监测的天文科学探测卫星.EP 20例,见表1),样本数量依然较少.这主要是由于缺乏的有效载荷包括一台大视场(60°×60°)的软Ⅹ射线 大视场高灵敏度的X射线望远镜,以及及时的后随观(0.5-4keV)望远镜(WXT)和一台后随X射线望远镜 测数据(目前绝大部分X射线TDE的观测数据采样覆盖(FXT).WXT的探测灵敏度比以往和目前的大视场X射 039503-4 ownloadedtoIp:223.0.13.174On:2020-03-1011:25:21http://enginescichina.com/doi/10.1360/sspma2017-00268
辐射亮几个量级. 后续的多波段观测和研究揭示这是 一类新的TDE, 其非热辐射来自指向我们的相对论性 喷流[33,34]. Sw J1644+57是发现的第一个这类TDE, 之 后又发现了另外2个可能的具有喷流的TDE候选体: Sw J2058+05和Sw J1112+8238[35,36]. SDSS J120136.02+300305.5是另一个特殊的TDE 事件, 分析发现其X射线光变曲线出现断裂式(天至周 之内)的大幅度(数十倍)下跌[48](其光变曲线见图1(f)), 与发生在双黑洞中的TDE事件所预期的光变特征符合 得很好[5]. 详细的分析认为在其中心是相距仅毫秒差 距的双黑洞. 这是首次在正常星系中发现双黑洞, 为 观测正常星系中的双黑洞开辟出了方法. 综上所述, 目前一共探测到约40多例可能的TDE 事件[22,37]. 这其中约一半是在X射线波段探测到的(约 20例, 见表1), 样本数量依然较少. 这主要是由于缺乏 大视场高灵敏度的X射线望远镜, 以及及时的后随观 测数据(目前绝大部分X射线TDE的观测数据采样覆盖 不足). 另外, 对于大样本TDE候选体紫外性质的研究 发现, X射线强的TDE没有紫外宽吸收线, 而X射线弱 的源具有紫外宽吸收线特征, 这暗示许多光学TDE候 选体的X射线很弱或者没有探测到X射线辐射的部分 原因是外流的遮挡[49]. 在观测到的近40多个TDE中, 只 发现3例具有喷流性质的TDE候选体, 1例可能产生于 中等质量黑洞中的TDE候选体[28]以及1例可能产生于 中心为双黑洞的TDE候选体[48]. 因此在统计上尚不能 对许多关键性科学问题作出解答, 如喷流的形成机 制、中等质量黑洞的存在和数目、双黑洞的比例及其 并合速率等. 爱因斯坦探针[50](Einstein Probe, EP)卫星是一颗 面向未来时域天文学和高能天体物理、用于全天软X 射线暂现源探测和变源监测的天文科学探测卫星. EP 的有效载荷包括一台大视场(60°×60°)的软X射线 (0.5–4 keV)望远镜(WXT)和一台后随X射线望远镜 (FXT). WXT的探测灵敏度比以往和目前的大视场X射 表 1 目前在X射线波段探测到的TDE候选体a) Table 1 TDE candidates that are detected at X-ray band TDE候选体 红移 探测设备 参考文献 NGC 5905 0.011 ROSAT [14,15] RX J1242-1119 0.05 ROSAT [16] RX J1624+7554 0.064 ROSAT [17] RX J1420+5334 0.147 ROSAT [18] NGC 3599 0.003 XMM-Newton [21,24] SDSS J1323+4827 0.087 XMM-Newton [21,24] TDXF 1347-3254 0.037 ROSAT [19] SDSS J1311-0123 0.195 Chandra [25] 2XMMi 1847-6317 0.035 XMM-Newton [26] SDSS J1201+3003 0.146 XMM-Newton [27] WINGS J1348 0.062 Chandra [28] RBS1032 0.026 ROSAT [20] 3XMM J1521+0749 0.179 XMM-Newton [29] XMMSL1 J0630-6031 - XMM-Newton [30] XMMSL1 J0740-8539 0.0173 XMM-Newton [31] 3XMM J1500+0154 0.145 XMM-Newton [32] Swift J1644+57 0.353 Swift [33,34] Swift J2058+0516 1.186 Swift [35] Swift J1112-8238 0.89 Swift [36] ASASSN-14li* 0.0206 Swift [38] a) ASASSN-14li为光学发现并在射电波段探测到外流[46,47]的TDE, 在后随观测中探测到X射线辐射 刘柱等. 中国科学: 物理学 力学 天文学 2018 年 第 48 卷 第 3 期 039503-4 Downloaded to IP: 223.0.13.174 On: 2020-03-10 11:25:21 http://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSPMA2017-00268
刘柱等.中国科学:物理学力学天文学2018年第48卷第3期 线巡天设备高1-2个数量级.FXT具有快速后随跟踪观2.2观测特征 测的能力,主要用于对发现的暂现源做深度的后随观 总体来说,X射线能段探测到的TDE事件主要具 测EP的高灵敏度、大视场以及可以持续监测的特点有以下一些特征:强烈的辐射能量,可以达到AGN亮 非常有利于EP在更大的空间里探测到更大样本的度或更高的x射线闪耀(≥10“ergs-),耀变的幅度可 TDE事例,并提供完整的TDE光变曲线,这将使我们获以高达几百到几千倍,耀发的时标很有可能是在星期 得较为完备、具有统计意义的TDE的样本,为利用到月的量级,在达到峰值光度之后,其光度随时间逐 TDE进行相关的科学研究提供了可能 渐递减,变化时标可以从几个月到几年甚至十几年 对X射线能段探测到的TDE事件的光变曲线的分析发 2理论模型预期和观测特征 现,这些事件的Ⅹ射线光度随时间的变化与理论预期 的r规律符合得很好 2.1理论模型预期 观测上,Swif卫星还发现了一类可能具有相对论 当恒星进入到星系中心大质量黑洞的潮汐瓦解半性喷流的TDE.总体上来说,这类TDE具有极高的峰值 径17×10(Mm10MM/M)9/acm,其x射线光度(1o“egs2)、很长的持续时间并伴随 中Mm是黑洞质量,M和分别是被撕裂恒星的质量和有强烈变化的致密射电辐射其早期的光变特征表现 半径之内,将被中心黑洞的潮汐力瓦解恒星被黑洞为反复的强烈的X射线耀发在大约几天后,其光度整 潮汐瓦解后,有大约一半的物质将会被抛射出去而体上开始下降但依然伴随复杂的短时标的x射线爆发 剩下的物质在星系中心大质量黑洞引力的束缚下回落在其中一个源SwtJ164457中,还探测到了一个200s 并最终形成吸积盘,通过黏滞加热过程将引力能释放,的准周期振荡冂.另外还发现了一例可能发生在中心 产生接近活动星系核光度的巨大辐射.数值模拟结果 为双黑洞的宁静星系中的TDE.受第2个黑洞的影响 认为,此过程中质量吸积率的峰值可以接近甚至超过 其吸积过程并不像单黑洞TDE事件那样是连续的,因 爱丁顿吸积率,其辐射将主要集中在软X射线和紫外 此在其光变曲线中会出现短暂中断,这与理论的预期 波段.峰值之后,质量吸积率随着时间以谱指数为-5/3符合得很好 的幂律谱的形式逐渐减弱(M∝r3).递减的过程可 观测到的TDE在其爆发期间的X射线能谱都非常 软.用简单的黑体谱模型拟合,其温度范围在 以持续几个月甚至几年 根据目前的冷暗物质宇宙学理论,在一些星系的00040.1keV之间.而随着时间的推移,这些TDE的x 中心可能存在至少两个超大质量黑洞.当一个恒星被的成分(如幂律谱).图2()是目前探测到的X射线TDE 个双黑洞系统潮汐瓦解时,其光变曲线可能与单黑在03-20keV能段耀发期的流量的分布,除去少数极 洞中的TDE事例有所不同通过理论计算发现,在双亮的源(如Swif64157大部分源的流量都低于 黑洞系统中发生的TDE事件,其光变将会首先按照101egs-cm2.红移分布上(图2(),除去具有喷流 L∝r的形式逐渐变弱,但在某一时刻取决于双黑洞 性质的TDE事例,大部分软X射线波段探测到的TDE 的轨道周期,由于另一个大质量黑洞的存在,吸积过候选事例的红移都小于02 程会间隙性中断因此在双黑洞中发生的TDE事件,其 观测到的光变不是连续的,而是会有许多中断出现3EP探测前景及预期成果 利用恒星动力学模型,并结合观测得到的星系中 心黑洞质量与恒星速度弥散的关系Mray,估算得3.1探测前景 到的TDE事件的发生率约为10-Mpc-3yr15.另外, 理论上估计TDE的发生率为-10-3 Mpc yr, 假设TDE的光度函数方程服从幂律谱形式,利用已观而有相对论喷流的TDE的事件率大约为 测到的TDE事件拟合其光度函数方程也可以估算TDE003Gpc-3y.目前只探测到了约20例X射线TDE候 的事件发生率.通过这种方法估算得到的TDE的发生选体,其中有3例可能具有相对论性的喷流.观测到的 率(峰值光度超过10egs-)约为5×10Mpc-3yr 事件发生率比理论估算的结果大约低1个量级. 039503-5 ownloadedtoIp:223.0.13.174On:2020-03-1011:25:21http://enginescichina.com/doi/10.1360/sspma2017-00268
线巡天设备高1–2个数量级. FXT具有快速后随跟踪观 测的能力, 主要用于对发现的暂现源做深度的后随观 测. EP的高灵敏度、大视场以及可以持续监测的特点 非常有利于EP在更大的空间里探测到更大样本的 TDE事例, 并提供完整的TDE光变曲线, 这将使我们获 得较为完备、具有统计意义的TDE的样本, 为利用 TDE进行相关的科学研究提供了可能. 2 理论模型预期和观测特征 2.1 理论模型预期 当恒星进入到星系中心大质量黑洞的潮汐瓦解半 径(r 7 × 10 (M / 10 M ) (M / M ) r / r cm, t 12 BH 6 1/3 1/3 其 中MBH是黑洞质量, M 和r 分别是被撕裂恒星的质量和 半径)之内, 将被中心黑洞的潮汐力瓦解. 恒星被黑洞 潮汐瓦解后, 有大约一半的物质将会被抛射出去[51], 而 剩下的物质在星系中心大质量黑洞引力的束缚下回落 并最终形成吸积盘, 通过黏滞加热过程将引力能释放, 产生接近活动星系核光度的巨大辐射. 数值模拟结果 认为, 此过程中质量吸积率的峰值可以接近甚至超过 爱丁顿吸积率, 其辐射将主要集中在软X射线和紫外 波段. 峰值之后, 质量吸积率随着时间以谱指数为–5/3 的幂律谱的形式逐渐减弱( M t • 5/3 ). 递减的过程可 以持续几个月甚至几年[52]. 根据目前的冷暗物质宇宙学理论, 在一些星系的 中心可能存在至少两个超大质量黑洞. 当一个恒星被 一个双黑洞系统潮汐瓦解时, 其光变曲线可能与单黑 洞中的TDE事例有所不同. 通过理论计算发现, 在双 黑洞系统中发生的TDE事件, 其光变将会首先按照 L∝t −5/3的形式逐渐变弱, 但在某一时刻(取决于双黑洞 的轨道周期), 由于另一个大质量黑洞的存在, 吸积过 程会间隙性中断. 因此在双黑洞中发生的TDE事件, 其 观测到的光变不是连续的, 而是会有许多中断出现[5]. 利用恒星动力学模型, 并结合观测得到的星系中 心黑洞质量与恒星速度弥散的关系(MBH-σ*) [3], 估算得 到的TDE事件的发生率约为10−5 Mpc−3 yr−1[53]. 另外, 假设TDE的光度函数方程服从幂律谱形式, 利用已观 测到的TDE事件拟合其光度函数方程也可以估算TDE 的事件发生率. 通过这种方法估算得到的TDE的发生 率(峰值光度超过1044 erg s −1 )约为5×10−6 Mpc−3 yr−1[54]. 2.2 观测特征 总体来说, X射线能段探测到的TDE事件主要具 有以下一些特征: 强烈的辐射能量, 可以达到AGN亮 度或更高的X射线闪耀(≥1044 erg s −1 ); 耀变的幅度可 以高达几百到几千倍, 耀发的时标很有可能是在星期 到月的量级; 在达到峰值光度之后, 其光度随时间逐 渐递减, 变化时标可以从几个月到几年甚至十几年. 对X射线能段探测到的TDE事件的光变曲线的分析发 现, 这些事件的X射线光度随时间的变化与理论预期 的t −5/3规律符合得很好. 观测上, Swift卫星还发现了一类可能具有相对论 性喷流的TDE. 总体上来说, 这类TDE具有极高的峰值 X射线光度(~1047–48 erg s −1 )、很长的持续时间并伴随 有强烈变化的致密射电辐射. 其早期的光变特征表现 为反复的强烈的X射线耀发. 在大约几天后, 其光度整 体上开始下降但依然伴随复杂的短时标的X射线爆发. 在其中一个源Swift J1644+57中, 还探测到了一个200 s 的准周期振荡[7]. 另外还发现了一例可能发生在中心 为双黑洞的宁静星系中的TDE[48]. 受第2个黑洞的影响 其吸积过程并不像单黑洞TDE事件那样是连续的, 因 此在其光变曲线中会出现短暂中断, 这与理论的预期 符合得很好. 观测到的TDE在其爆发期间的X射线能谱都非常 软. 用简单的黑体谱模型拟合, 其温度范围在 0.004–0.1 keV之间. 而随着时间的推移, 这些TDE的X 射线能谱逐渐变硬(谱指数减小), 需要增加一个较硬 的成分(如幂律谱). 图2(a)是目前探测到的X射线TDE 在0.3–2.0 keV能段耀发期的流量的分布, 除去少数极 亮的源(如Swift J1644+57), 大部分源的流量都低于 10−11 erg s −1 cm−2 . 红移分布上(图2(b)), 除去具有喷流 性质的TDE事例, 大部分软X射线波段探测到的TDE 候选事例的红移都小于0.2. 3 EP探测前景及预期成果 3.1 探测前景 理论上估计TDE的发生率[53]为~10−5 Mpc−3 yr−1 , 而 有相对论喷流的 TDE 的事件率大约为 0.03 Gpc−3 yr−1[54]. 目前只探测到了约20例X射线TDE候 选体, 其中有3例可能具有相对论性的喷流. 观测到的 事件发生率比理论估算的结果大约低1个量级. 刘柱等. 中国科学: 物理学 力学 天文学 2018 年 第 48 卷 第 3 期 039503-5 Downloaded to IP: 223.0.13.174 On: 2020-03-10 11:25:21 http://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSPMA2017-00268
刘柱等.中国科学:物理学力学天文学2018年第48卷第3期 gc06°E2z g0Ez 5432 9 log(flux)O. 3-2.0 keV erg s ' 2) 图2(a)目前探测到的x射线TDE在耀发期0.3-20keⅤ的流量分布;(b)探测到的TDE候选体的红移分布,具有喷流性质的 TDE的红移最高 Figure 2 (a) The 0.3-2.0 ke V X-ray flux distribution of X-ray TDE; (b) the distribution of redshift for the detected TDE candidates. Those with jet have the highest redshift EP是发现TDE的最佳设备.它的波段正好覆盖耀度快速上升阶段的观测数据与研究.因此对TDE发生 发的理论峰值,它的大视场和髙灵敏度都满足发现这的早期的观测性质尚不清楚.FP在一天之内可以多次 类耀发所需要的条件.图3(a)和(b)是利用 ROSAT对重复观测同一天区(采样间隔一般在5h左右).即使 NGC5905( ROSAT的取样点较少,这里我们利用拟合TDE的上升阶段的时标在天的量级,也有望通过探测 ROSAT数据得到的光变模型模拟 EP/WXT的观测结流量的显著变化,发现流量快速上升的源(可能的TDE 果)的观测数据和 Swift/XRt对Sw1644157(具有相对候选体)EP具有快速预警能力.一旦视场内有快速暂 论性喷流的TDE)的观测数据模拟的P^wXT观测到的现源发生并且光变幅度超过阈值,星载计算机将快速 光变曲线从图中可以看出 EP/WXT可以给出这两个识别并触发EP的后随望远镜( EP/FXT)进行后随观测 源长时间高信噪比的光变曲线.图3(c)和(d)则给出了同时向地面系统发送预警信息,触发及时的多波段的 不同的光度以及红移的情况下,通过模拟得到的EP后随观测 WXT观测的典型的TDE事件的光变曲线.从图3(c)和 对于相对较弱的或者上升期较长的TDE事件,通 d可以看出,对于峰值光度在104ergs的TDE事件,过地面系统对每天观测数据的快速处理与分析,也可 在红移接近005时依然可以被EP探测到.而对于相对以及时发现这些TDE候选体并触发多波段的后随观 较近的TDE事件,EP可以给出完整的高信噪比的光变测由于TDE事件具有显著的光变特征(其光度随着时 曲线.图4表示的是在不同的红移与峰值光度的情况间大体按照L∝r3的规律衰减,递减的过程可以持续 下, EP/WXT对TDE事件的可连续观测时间.从图4中几个月甚至几年.不同于伽马暴、AGN的耀发等其他 可以看出,EP长期的重复扫描观测可以覆盖耀发的整X射线暂现事件),从而可以通过分析EP以及其他多波 个过程,获得完整的测光和光谱数据.EP的这些特性段观测设备获得的长时间光变曲线和光谱数据有效地 不仅可以帮助最终确定这类耀发的辐射机制和物理本证认TDE事件 质,而且对于研究吸积和喷流等重要天体物理现象具 根据X射线的样本统计计算得出TDE的光度函数 有极为重要的作用 大概为指数为-2的幂律函数,光度大于1043ergs-的 大部分X射线TDE是通过研究数据库的历史数据发生率为5×10Mpc-3yr-,其演化率从低红移向高红 在耀发事后证认的除了Sw16445外(观测到的上升移逐渐降低叫.利用基于光度函数和红移分布的蒙特 阶段的数据在15-150keV的硬射线波段.且只有峰卡罗模拟,我们可以给出TDE的 logN-logs图(即在每 值附近较短时间的光变数据),对于其他TDE并没有光个流量处S,所有大于S的TDE的数目N,见图5).图5的 1)在图3中模拟的光变曲线没有考虑EP运行中对观测目标的可见时段的限制在目标位于白天天区时(约半年)EP不能监测 039503-6 ownloadedtoIp:223.0.13.174On:2020-03-1011:25:21http://enginescichina.com/doi/10.1360/sspma2017-00268
EP是发现TDE的最佳设备. 它的波段正好覆盖耀 发的理论峰值, 它的大视场和高灵敏度都满足发现这 类耀发所需要的条件. 图3(a)和(b)是利用ROSAT对 NGC5905(ROSAT的取样点较少, 这里我们利用拟合 ROSAT数据得到的光变模型模拟EP/WXT的观测结 果)的观测数据和Swift/XRT对Sw 1644+57(具有相对 论性喷流的TDE)的观测数据模拟的EP/WXT观测到的 光变曲线1). 从图中可以看出EP/WXT可以给出这两个 源长时间高信噪比的光变曲线. 图3(c)和(d)则给出了 不同的光度以及红移的情况下, 通过模拟得到的EP/ WXT观测的典型的TDE事件的光变曲线. 从图3(c)和 (d)可以看出, 对于峰值光度在1043 erg s −1 的TDE事件, 在红移接近0.05时依然可以被EP探测到. 而对于相对 较近的TDE事件, EP可以给出完整的高信噪比的光变 曲线. 图4表示的是在不同的红移与峰值光度的情况 下, EP/WXT对TDE事件的可连续观测时间. 从图4中 可以看出, EP长期的重复扫描观测可以覆盖耀发的整 个过程, 获得完整的测光和光谱数据. EP的这些特性 不仅可以帮助最终确定这类耀发的辐射机制和物理本 质, 而且对于研究吸积和喷流等重要天体物理现象具 有极为重要的作用. 大部分X射线TDE是通过研究数据库的历史数据 在耀发事后证认的. 除了Sw 1644+57外(观测到的上升 阶段的数据在15–150 keV的硬X射线波段. 且只有峰 值附近较短时间的光变数据), 对于其他TDE并没有光 度快速上升阶段的观测数据与研究. 因此对TDE发生 的早期的观测性质尚不清楚. EP在一天之内可以多次 重复观测同一天区(采样间隔一般在5 h左右). 即使 TDE的上升阶段的时标在天的量级, 也有望通过探测 流量的显著变化, 发现流量快速上升的源(可能的TDE 候选体). EP具有快速预警能力. 一旦视场内有快速暂 现源发生并且光变幅度超过阈值, 星载计算机将快速 识别并触发EP的后随望远镜(EP/FXT)进行后随观测, 同时向地面系统发送预警信息, 触发及时的多波段的 后随观测. 对于相对较弱的或者上升期较长的TDE事件, 通 过地面系统对每天观测数据的快速处理与分析, 也可 以及时发现这些TDE候选体并触发多波段的后随观 测. 由于TDE事件具有显著的光变特征(其光度随着时 间大体按照L∝t −5/3的规律衰减, 递减的过程可以持续 几个月甚至几年. 不同于伽马暴、AGN的耀发等其他 X射线暂现事件), 从而可以通过分析EP以及其他多波 段观测设备获得的长时间光变曲线和光谱数据有效地 证认TDE事件. 根据X射线的样本统计计算得出TDE的光度函数 大概为指数为−2的幂律函数, 光度大于1043 erg s −1 的 发生率为5×10−6 Mpc−3 yr−1 , 其演化率从低红移向高红 移逐渐降低[54]. 利用基于光度函数和红移分布的蒙特 卡罗模拟, 我们可以给出TDE的logN-logS图(即在每一 个流量处S, 所有大于S的TDE的数目N, 见图5). 图5的 图 2 (a) 目前探测到的X射线TDE在耀发期0.3–2.0 keV的流量分布; (b) 探测到的TDE候选体的红移分布, 具有喷流性质的 TDE的红移最高 Figure 2 (a) The 0.3–2.0 keV X-ray flux distribution of X-ray TDE; (b) the distribution of redshift for the detected TDE candidates. Those with jet have the highest redshift. 1) 在图3中模拟的光变曲线没有考虑EP运行中对观测目标的可见时段的限制. 在目标位于白天天区时(约半年), EP不能监测. 刘柱等. 中国科学: 物理学 力学 天文学 2018 年 第 48 卷 第 3 期 039503-6 Downloaded to IP: 223.0.13.174 On: 2020-03-10 11:25:21 http://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSPMA2017-00268
刘柱等.中国科学:物理学力学天文学2018年第48卷第3期 NGC 5905 Swift J1644+57 Background 2298 2n58 02040608010012 Time(d) gL=44 log=-10.15z=0025 ogl=43og=117205 logt=44ogf=-1077z=0.05 togL43lgt=-12402=0.1 log444log=11402=0.1 05g8 r=20N=60×10∞cm2 「=20N=6.0×10cm2 58-山 Time(d) 图3(网络版彩图)(a),(b)根据 ROSAT对NGC5905以及 Swift/XRT对Sw1644+57观测到的数据,模拟的EP/WXT对这 的观测(NGC5905的光变模型通过拟合 ROSAT观测数据得到).(c),(d)模拟的不同光度以及红移的情况下EP/WXT观 TDE的光变曲线(假设光度随着时间按照Lx的规律衰减)灰色水平虚线是 EP/WXT的背景光子计数率,点状虚线是 假设的光变曲线的模型.L和分别为0.2-4keV( ROSAT的探测能段能段的峰值光度和流量,二为红移 Figure 3 (Color online)(a),(b) Simulated EP/WXT light curves for NGC 5905(the light curve model is estimated by fitting the ROSAt data)and Sw 1644+57. The counts rates are estimated based on observed data by XMM and Swift, respectively. (c),(d)Simulated light curves for TDE observed by EP/WXT with different redshifts and soft X-ray luminosities(assuming luminosity declines as Locr). The gray dashed line marks the background photon counts rate for EP/WXT. The dot-dashed line is the model used in the simulations. L, and f are the peak luminosity and flux in the 0. 2-4 keV energy band (er 纵坐标以每年每立体角为单位,考虑的EP的灵敏度(每的流量为1×10-1ergs-cm-2,吸收柱密度为 天累计曝光时间约为6k可以探测到的流量极限约为3×1020cm2,谱型为黑体谱.可以看出EP/FXT可以给 3×102cgs-cm2,对应的N为10-40yrsr).EP一出较高信噪比的能谱,并对黑体的温度做出很好的限 天的观测可以覆盖半个天球,如果只考虑高银纬区域制(图6(b) (低银纬天区对软X射线会产生较强的吸收,粗略估计 EP的监测天区为四分之一全天(约3立体角我们估算32预期成果 EP每年可以探测到~90(10-130)个峰值光度大于 预期EP在TDE的研究领域有望取得以下成果 ergs的TDE;另外EP每年还可以探测大约-16 1)EP的大视场、软X射线能段和较高的灵敏度 (10-50)个有相对论喷流的TDE 使其成为TDE探测的利器.预期EP将获得一个大的、 得益于EP的后随X射线望远镜FXT,在给出光变相对完备的TDE观测样本,比现有的样本大一个数量 的同时,对于较亮的源也有可能给出其能谱的性质.级以上.目前的X射线TDE来自于不同的仪器不同的 6(a)是模拟的 EP/FXT所观测到的TDE的能谱.假设波段,样本小且不具备统计的均匀性和完备性.EP具 0395037 ownloadedtoIp:223.0.13.174On:2020-03-1011:25:21http://enginescichina.com/doi/10.1360/sspma2017-00268
纵坐标以每年每立体角为单位, 考虑的EP的灵敏度(每 天累计曝光时间约为6 ks可以探测到的流量极限约为 3×10−12 erg s −1 cm−2 , 对应的N为10–40 yr−1 sr−1 ). EP一 天的观测可以覆盖半个天球, 如果只考虑高银纬区域 (低银纬天区对软X射线会产生较强的吸收), 粗略估计 EP的监测天区为四分之一全天(约3立体角), 我们估算 EP每年可以探测到~90(10–130)个峰值光度大于 1043 erg s −1 的TDE; 另外EP每年还可以探测大约~16 (10–50)个有相对论喷流的TDE. 得益于EP的后随X射线望远镜FXT, 在给出光变 的同时, 对于较亮的源也有可能给出其能谱的性质. 图6(a)是模拟的EP/FXT所观测到的TDE的能谱. 假设 的流量为1×10 − 1 1 e r g s − 1 c m− 2 , 吸收柱密度为 3×1020 cm−2 , 谱型为黑体谱. 可以看出EP/FXT可以给 出较高信噪比的能谱, 并对黑体的温度做出很好的限 制(图6(b)). 3.2 预期成果 预期EP在TDE的研究领域有望取得以下成果. (1) EP的大视场、软X射线能段和较高的灵敏度 使其成为TDE探测的利器. 预期EP将获得一个大的、 相对完备的TDE观测样本, 比现有的样本大一个数量 级以上. 目前的X射线TDE来自于不同的仪器不同的 波段, 样本小且不具备统计的均匀性和完备性. EP具 图 3 (网络版彩图) (a), (b) 根据ROSAT对NGC 5905以及Swift/XRT对Sw 1644+57观测到的数据, 模拟的EP/WXT对这两个源 的观测(NGC 5905的光变模型通过拟合ROSAT观测数据得到). (c), (d) 模拟的不同光度以及红移的情况下EP/WXT观测到的 TDE的光变曲线(假设光度随着时间按照L∝t −5/3的规律衰减). 灰色水平虚线是EP/WXT的背景光子计数率, 点状虚线是模拟中 假设的光变曲线的模型. Lp和fp分别为0.2–4 keV(ROSAT的探测能段)能段的峰值光度和流量, z为红移 Figure 3 (Color online) (a), (b) Simulated EP/WXT light curves for NGC 5905 (the light curve model is estimated by fitting the ROSAT data) and Sw 1644+57. The counts rates are estimated based on observed data by XMM and Swift, respectively. (c), (d) Simulated light curves for TDE observed by EP/WXT with different redshifts and soft X-ray luminosities (assuming luminosity declines as L∝t −5/3). The gray dashed line marks the background photon counts rate for EP/WXT. The dot-dashed line is the model used in the simulations. Lp and fp are the peak luminosity and flux in the 0.2–4 keV energy band (energy band of ROSAT), while z is redshift. 刘柱等. 中国科学: 物理学 力学 天文学 2018 年 第 48 卷 第 3 期 039503-7 Downloaded to IP: 223.0.13.174 On: 2020-03-10 11:25:21 http://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSPMA2017-00268
刘柱等.中国科学:物理学力学天文学2018年第48卷第3期 P- logl =43 ergs logl =44 erg s o- logle 45ergs Normal X-ray TDE Solid lines:N=3×10cm2 ×u=cg四最 Dashed lines: N=6x1020 cm2 EP detection limit for several kilo-second integration time 030405图5(网络版彩图)红色和蓝色曲线分别为利用蒙特卡罗模 拟计算得到的正常TDE和具有喷流的TDE事例的logN-logS 图4(网络版彩图)不同光度以及红移的情况下 EP/WXT对坐标为流量,纵坐标单位为每年每立体角垂直紫色虚线和 阴影为通过 EP/WXT的灵敏度曲线估计的累计曝光约6ks的 Figure4( Color online) The maximum observable time of EPWXT探测流量极限.紫色水平虚线则标示了该流量极限对应的每 for TDE with different luminosities and redshift 年每立体角的TDE数目 有大视场高灵敏度的优势,并且在整个视场内其探测0 gA-logS for TDE and TDE wn d and blue lines show the predicted atavistic jet, respectively. The red and blue shadow area indicate the 68% confidence intervals. The logn 灵敏度无显著变化.从图4中可以看出,在红移小于 gS is calculated using Monte Carlo simulation. The X-axis is flux 0.05的空间内,EP可以探测到软X射线峰值光度大于 red dashed line and gray shadow mark the EP/wXT detection limit with 1043ergs的TDE.红移在01附近时,EP可以探测到峰6 exposure time, while the corresponding events number per year 值光度大于10ergs-的TDE事件,并具备对探测到的 TDE候选事件进行长时间的监测的能力.因此,在一定 的天区范围内,EP可以给出一个相对完备的X射线选升期和峰值期.另外,在TDE的下降期,EP依然可以提 取的流量限制的样本(Flux< Limited Sample)而对于给供长时间的监测.因此EP可以提供从上升期,峰值期 定的红移和天区范围内,可以获得空间体积限制(Vo-到下降期的完整的光变曲线 lume- Limited的TDE样本.这些都为研究TDE的群体 (3)TDE的观测特征以及子类.TDE光变曲线的特 性质提供了具有统计意义的样本.估计EP每年能探测征是与被瓦解的恒星的性质及其中心黑洞紧密相关 到几十到100个左右TDE,其中约10例具有相对论性的,其观测特征取决于几个重要参数:黑洞质量、自 喷流 旋,恒星质量、类型和轨道参数等.目前受限于TDE (2)测量TDE的光变曲线和能谱.目前探测到的样本的数量以及样本的均匀性,尚不能进行TDE的相 TDE候选事件,在X射线波段不仅测光和光谱的数据关分类工作.EP不仅能提供一个较大的TDE样本,而 很少,而且几乎没有在上升和峰值阶段的观测数据.且还能记录这些TDE事件从上升期,峰值期到下降期 对TDE上升和峰值阶段性质的研究,对我们理解TDE的完整的光变曲线.对这些光变曲线的研究,将有助 和吸积的极早期的物理过程、喷流和吸积盘冕的产生于我们归纳总结TDE的特征并对其分类. 都具有重要的作用.准确的峰值光度测量,对于吸积总 (4)中等质量黑洞是否真实存在以及其分布.现有 能量的估计非常重要极早探测到TDE,还有利于触发的宇宙学框架下的星系演化模型认为超大质量黑洞是 其他设备的多波段快速跟踪,对测量TDE最高总能量小质量的种子黑洞通过不断的吸积物质,以及相互并 具有重要作用EP的观测模式,决定其在一天之中可合而增长的这些模型也预测在小尺度的恒星系统上 以对同一源进行多次观测,从而捕捉到TDE事件的上应该存在尚处在演化初期的中等质量黑洞.而TDE提 039503-8 ownloadedtoIp:223.0.13.174On:2020-03-1011:25:21http://enginescichina.com/doi/10.1360/sspma2017-00268
有大视场高灵敏度的优势, 并且在整个视场内其探测 灵敏度无显著变化. 从图4中可以看出, 在红移小于 0.05的空间内, EP可以探测到软X射线峰值光度大于 1043 erg s −1 的TDE. 红移在0.1附近时, EP可以探测到峰 值光度大于1044 erg s −1 的TDE事件, 并具备对探测到的 TDE候选事件进行长时间的监测的能力. 因此, 在一定 的天区范围内, EP可以给出一个相对完备的X射线选 取的流量限制的样本(Flux-Limited Sample). 而对于给 定的红移和天区范围内, 可以获得空间体积限制(Volume-Limited)的TDE样本. 这些都为研究TDE的群体 性质提供了具有统计意义的样本. 估计EP每年能探测 到几十到100个左右TDE, 其中约10例具有相对论性 喷流. (2) 测量TDE的光变曲线和能谱. 目前探测到的 TDE候选事件, 在X射线波段不仅测光和光谱的数据 很少, 而且几乎没有在上升和峰值阶段的观测数据. 对TDE上升和峰值阶段性质的研究, 对我们理解TDE 和吸积的极早期的物理过程、喷流和吸积盘冕的产生 都具有重要的作用. 准确的峰值光度测量, 对于吸积总 能量的估计非常重要. 极早探测到TDE, 还有利于触发 其他设备的多波段快速跟踪, 对测量TDE最高总能量 具有重要作用. EP的观测模式, 决定其在一天之中可 以对同一源进行多次观测, 从而捕捉到TDE事件的上 升期和峰值期. 另外, 在TDE的下降期, EP依然可以提 供长时间的监测. 因此EP可以提供从上升期, 峰值期 到下降期的完整的光变曲线. (3) TDE的观测特征以及子类. TDE光变曲线的特 征是与被瓦解的恒星的性质及其中心黑洞紧密相关 的, 其观测特征取决于几个重要参数: 黑洞质量、自 旋, 恒星质量、类型和轨道参数等. 目前受限于TDE 样本的数量以及样本的均匀性, 尚不能进行TDE的相 关分类工作. EP不仅能提供一个较大的TDE样本, 而 且还能记录这些TDE事件从上升期, 峰值期到下降期 的完整的光变曲线. 对这些光变曲线的研究, 将有助 于我们归纳总结TDE的特征并对其分类. (4) 中等质量黑洞是否真实存在以及其分布. 现有 的宇宙学框架下的星系演化模型认为超大质量黑洞是 小质量的种子黑洞通过不断的吸积物质, 以及相互并 合而增长的. 这些模型也预测在小尺度的恒星系统上 应该存在尚处在演化初期的中等质量黑洞. 而TDE提 图 4 (网络版彩图)不同光度以及红移的情况下EP/WXT对 TDE的可观测时间 Figure 4 (Color online) The maximum observable time of EP/WXT for TDE with different luminosities and redshift. 图 5 (网络版彩图)红色和蓝色曲线分别为利用蒙特卡罗模 拟计算得到的正常TDE和具有喷流的TDE事例的logN-logS 图. 红色和蓝色的阴影则分别为对应的68%的置信区间. 横 坐标为流量, 纵坐标单位为每年每立体角. 垂直紫色虚线和 阴影为通过EP/WXT的灵敏度曲线估计的累计曝光约6 ks的 探测流量极限. 紫色水平虚线则标示了该流量极限对应的每 年每立体角的TDE数目 Figure 5 (Color online) The red and blue lines show the predicted logN-logS for TDE and TDE with relativistic jet, respectively. The red and blue shadow area indicate the 68% confidence intervals. The logNlogS is calculated using Monte Carlo simulation. The X-axis is flux while Y-axis is the number of events per year per steradian. The vertical red dashed line and gray shadow mark the EP/WXT detection limit with ~6 ks exposure time, while the corresponding events number per year per steradian is marked with horizontal red dashed line. 刘柱等. 中国科学: 物理学 力学 天文学 2018 年 第 48 卷 第 3 期 039503-8 Downloaded to IP: 223.0.13.174 On: 2020-03-10 11:25:21 http://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSPMA2017-00268
刘柱等.中国科学:物理学力学天文学2018年第48卷第3期 40(b) 6x10 0.100.120.140.160.180.200220.24 图6(网络版彩图)(a)模拟的EP/XT观测到的软X射线能谱,源的流量假设为1×10crgs-cm-2,黑体温度为0.2keV,吸收 柱密度为3×103°cm-2黑色实线为最佳拟合模型,底部的图显示了数据与模型之比;(b)对黑体温度的限制,绿线为90%的置信 度 Figure 6( Color online)()Simulated spectrum for EP/FXT. The flux is assumed to be 1x10-erg s-cm", while the temperature of the black body is 0.2 keV and the column density is 3x10 cm. The black solid line shows the best-fitting model. The data to model ratio is shown in the bottom panel (b)The temperature of the black body can be well constrained. The green line marks the 90% confidence level. 供了一个发现和研究中等质量黑洞的方法。如果在矮成,不能提供研究盘冕形成的直接的观测数据.TDE经 星系中心存在中等质量黑洞,它们将更容易捕获并吞历了完整的吸积过程,为研究吸积盘冕的形成的动态 噬恒星,产生TDE.可以通过分析EP探测到的TDE的过程提供了重要的观测数据.在一个TDE中,黑洞吸 性质,搜寻中等质量黑洞存在的证据.如果确实存在积过程的开始对应于TDE光变曲线的上升期.因此上 中等质量黑洞,那么EP有望探测到一批中等质量黑洞,升期的观测数据对于吸积盘冕的形成极其重要.EP能 从而为统计上研究中等质量黑洞的分布及性质提供了够及时捕捉到TDE的上升过程,同时可以快速触发其 可能 他设备的后续观测,为研究吸积盘冕形成的动态过程 (5)确定不同形态星系中的黑洞占有比、测量低提供必要的光变以及光谱信息.另外,EP给出的大样 质量端的黑洞质量函数、限制黑洞和星系的共同演本TDE及对其中心黑洞质量(和自旋)的估计可以帮助 化.恒星系统的动力学和损失锥理论表明大质量黑洞测定能够产生TDE现象的黑洞质量上限.利用接近黑 附近的恒星潮汐瓦解率依赖于星系的形状和密度轮洞质量上限的极端TDE研究黑洞最邻域即最小稳定轨 廓.三轴星系系统中的潮汐瓦解率要远高于球对称系道和最小束缚轨道附近的相对论性吸积动力学并深入 统中的潮汐瓦解率;内区密度轮廓为幂律上升的星系研究黑洞的特性及吸积物理 的潮汐瓦解率也显著高于有核星系的潮汐瓦解率.由 (⑦)喷流的产生机制.喷流的产生机制对于我们理 EP得到的大样本TDE和对它们寄主星系类型特征的解很多天体物理现象,比如X射线双星的喷流性质、 观测将会提供对潮汐瓦解的损失锥理论的定标,从而射电噪的AGN的喷流的性质等,具有重大的意义.然 进一步给出不同类型星系中的黑洞占有比,限制并确而目前并不清楚到底是什么因素决定了喷流的产生 定在小质量端黑洞质量在105-10M)的黑洞质量函(有理论和观测研究表明,喷流的产生可能与黑洞的自 数甚至于其演化通过由TDE观测导出的黑洞质量函旋相关)具有喷流性质的TDE事件涵盖了喷流产 数、近邻星系中心黑洞质量函数估计并结合星系结构生和能量耗散的全过程,提供了研究喷流形成机制的 形成模型对星系黑洞共同演化给出新限制 绝佳的条件.目前只观测到4例可能的具有喷流的TDE (6)吸积动力学的研究以及吸积盘和冕的形成的事件,EP不仅有助于我们建立一个具有喷流性质的 动态过程.目前对于黑洞周围吸积盘以及冕的性质的TDE事件的样本,而且可以长时间监测其光变性质并 研究主要来自于黑洞双星以及AGN的观测数据,然而捕捉到其在短时标上的光变另一个值得关注的现象 目前观测到的这些系统中的吸积盘和冕结构早已形是,有些TDE产生的相对论喷流并不正对着我们,因 039503-9 ownloadedtoIp:223.0.13.174On:2020-03-1011:25:21http://enginescichina.com/doi/10.1360/sspma2017-00268
供了一个发现和研究中等质量黑洞的方法. 如果在矮 星系中心存在中等质量黑洞, 它们将更容易捕获并吞 噬恒星, 产生TDE. 可以通过分析EP探测到的TDE的 性质, 搜寻中等质量黑洞存在的证据. 如果确实存在 中等质量黑洞, 那么EP有望探测到一批中等质量黑洞, 从而为统计上研究中等质量黑洞的分布及性质提供了 可能. (5) 确定不同形态星系中的黑洞占有比、测量低 质量端的黑洞质量函数、限制黑洞和星系的共同演 化. 恒星系统的动力学和损失锥理论表明大质量黑洞 附近的恒星潮汐瓦解率依赖于星系的形状和密度轮 廓. 三轴星系系统中的潮汐瓦解率要远高于球对称系 统中的潮汐瓦解率; 内区密度轮廓为幂律上升的星系 的潮汐瓦解率也显著高于有核星系的潮汐瓦解率. 由 EP得到的大样本TDE和对它们寄主星系类型特征的 观测将会提供对潮汐瓦解的损失锥理论的定标, 从而 进一步给出不同类型星系中的黑洞占有比, 限制并确 定在小质量端(黑洞质量在 10 10 M 5 7 )的黑洞质量函 数甚至于其演化. 通过由TDE观测导出的黑洞质量函 数、近邻星系中心黑洞质量函数估计并结合星系结构 形成模型对星系黑洞共同演化给出新限制. (6) 吸积动力学的研究以及吸积盘和冕的形成的 动态过程. 目前对于黑洞周围吸积盘以及冕的性质的 研究主要来自于黑洞双星以及AGN的观测数据, 然而 目前观测到的这些系统中的吸积盘和冕结构早已形 成, 不能提供研究盘冕形成的直接的观测数据. TDE经 历了完整的吸积过程, 为研究吸积盘冕的形成的动态 过程提供了重要的观测数据. 在一个TDE中, 黑洞吸 积过程的开始对应于TDE光变曲线的上升期. 因此上 升期的观测数据对于吸积盘冕的形成极其重要. EP能 够及时捕捉到TDE的上升过程, 同时可以快速触发其 他设备的后续观测, 为研究吸积盘冕形成的动态过程 提供必要的光变以及光谱信息. 另外, EP给出的大样 本TDE及对其中心黑洞质量(和自旋)的估计可以帮助 测定能够产生TDE现象的黑洞质量上限. 利用接近黑 洞质量上限的极端TDE研究黑洞最邻域即最小稳定轨 道和最小束缚轨道附近的相对论性吸积动力学并深入 研究黑洞的特性及吸积物理. (7) 喷流的产生机制. 喷流的产生机制对于我们理 解很多天体物理现象, 比如X射线双星的喷流性质、 射电噪的AGN的喷流的性质等, 具有重大的意义. 然 而目前并不清楚到底是什么因素决定了喷流的产生 (有理论和观测研究表明, 喷流的产生可能与黑洞的自 旋相关[7,35,55]). 具有喷流性质的TDE事件涵盖了喷流产 生和能量耗散的全过程, 提供了研究喷流形成机制的 绝佳的条件. 目前只观测到4例可能的具有喷流的TDE 事件, EP不仅有助于我们建立一个具有喷流性质的 TDE事件的样本, 而且可以长时间监测其光变性质并 捕捉到其在短时标上的光变. 另一个值得关注的现象 是, 有些TDE产生的相对论喷流并不正对着我们, 因 图 6 (网络版彩图) (a) 模拟的EP/FXT观测到的软X射线能谱, 源的流量假设为1×10−11 erg s −1 cm−2 , 黑体温度为0.2 keV, 吸收 柱密度为3×1020 cm−2 . 黑色实线为最佳拟合模型, 底部的图显示了数据与模型之比; (b) 对黑体温度的限制, 绿线为90%的置信 度 Figure 6 (Color online) (a) Simulated spectrum for EP/FXT. The flux is assumed to be 1×10−11 erg s −1 cm−2 , while the temperature of the black body is 0.2 keV and the column density is 3×1020 cm−2 . The black solid line shows the best-fitting model. The data to model ratio is shown in the bottom panel. (b) The temperature of the black body can be well constrained. The green line marks the 90% confidence level. 刘柱等. 中国科学: 物理学 力学 天文学 2018 年 第 48 卷 第 3 期 039503-9 Downloaded to IP: 223.0.13.174 On: 2020-03-10 11:25:21 http://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSPMA2017-00268
