Краткая физическая модель центрального двигателя и как она даёт наблюдаемые свойства.
Компоненты и геометрия
- Супермассивная чёрная дыра + тонкий аккреционный диск (радиально от $\sim$ нескольких $R_g$ до сотен—тысяч $R_g$), где $R_g=\frac{GM}{c^2}$.
- Горячая корона над диском (структура ламп-пост или разрежённая базальтовая), размер $\sim$ нескольких—десятков $R_g$; даёт жесткое рентгеновское излучение через комптоново-верхнее рассеяние UV-фотонов диска.
- Широкая линийная область (BLR): облака/ветер на радиусах $R_{\mathrm{BLR}}\sim$ \(\(10\!-\!100\)\ \mathrm{ld}\) ($\sim 10^{-2}-10^{-1}$ pc), кинематика в основном вязально/Кеплерова.
- Узкая линийная область (NLR): дальняя, $\sim$ $10^2-10^3$ pc, слабее плотность, низкая скорость.
- Пыльная тороидальная структура (обскурирующий торус) в масштабе $\sim$ \(\(0.1\!-\!10\)\ \mathrm{pc}\).
- Релятивистские джеты, коллимованные перпендикулярно диску; радиосинхротронное излучение от них (ядро + плазменные узлы).
Механизмы, объясняющие наблюдения
- Широкие и узкие эмиссионные линии:
- BLR: фотоионизация диском+короной → сильные широкие линии; ширина обусловлена доплеровской/Кеплеровой скоростью $v\sim \sqrt{\frac{GM}{R}}$. Из ширины $v$ и радиуса $R$ можно оценить массу: $M\sim \frac{v^{2}R}{G}$.
- NLR: те же процессы, но при меньшей плотности и на больших расстояниях — более узкие линии.
- Дополнительные вклады в ширину: ветровые профили/выталкивание (сдвиг), турбулентность, рассеяние на электронах.
- Сильное рентгеновское излучение:
- Корона комптоново поднимает UV-фотоны диска в X-диапазон, формируя power-law спектор с хвостом/отсечкой. Параметры: температура короны $k{T}_e\sim$ \(\(10^1\!-\!10^2\)\ \mathrm{keV}\), оптическая толщина $\tau \sim 0.1-1$.
- Рефлексия от внутренней части диска даёт Fe Kα линию и Compton hump; релятивистское расширение Fe Kα указывает на диск до $\sim$ нескольких $R_g$.
- Ионизационный параметр: $\xi =\frac{L_{\mathrm{ion}}}{n{R}^2}$ определяет степень ионизации облаков (BLR/NLR) и спектральные линии.
- Сильное радиовыпроминание:
- Синхротронное излучение релятивистских электронов в магнитном поле джета даёт компактное радиоядро и структуры; если ось джета близка к лучу зрения — усиление (допплеровское бимирование).
- Корельяция между X и радио может появляться через базовую площадку джета/корону (базовый источник ускорения частиц).
- Совместимость широких и узких линий с сильным X и радио:
- Наблюдаемые сильные широкие линии указывают на открытый вид на BLR (тип 1 AGN), т.е. торус не заслоняет линию зрения.
- Сильное радио — наличие активного джета; если джет направлен вблизи луча зрения — повышенная радио- и иногда X-яркость.
- Сильный X — активная корона/высокая доля аккреционной энергии в нептепловом распределении частиц.
Диагностические соотношения (практически полезные)
- Масса чёрной дыры: $M\sim \frac{v^2{R}_{\mathrm{BLR}}}{G}$, где $v$ из FWHM широких линий.
- Ионизационный параметр: $\xi =\frac{L_{\mathrm{ion}}}{n{R}^2}$ — согласовать с интенсивностями линий разной ионизации.
- Eddington: $L_{\mathrm{Edd}}=1.26\times 10^{38}\frac{M}{M_{\odot }}\mathrm{erg}{\mathrm{s}}^{-1}$; отношение $L_{\mathrm{bol}}/L_{\mathrm{Edd}}$ управляет структурой диска и мощностью ветра/короны.
Коротко о вариантах/модификациях
- Если профили широких линий асимметричны — добавочный вклад дискового излучения или одностороннего ветра.
- Если Fe Kα сильно ближек к диску — быстрый вращающийся чёрная дыра (малый ISCO).
- Сильные радиовспышки/корреляции X–радио — связь корона–джет, возможны внутренние шоки в джете.
Вывод: модель — тонкий аккреционный диск + горячая корона + BLR и NLR + торус, при наличии активного релятивистского джета. Комбинация фотоионизации диска/короны (для линий и X) и синхротронного излучения в джете (для радиополю) объясняет наблюдаемые широкие и узкие линии, сильное рентгеновское и радиовыпроминирование.