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活动星系核(Active Galactic Nuclei,AGN)的重要特征之一是具有强烈的X射线辐射。其X射线辐射来自于靠近中心黑洞区域,为研究强引力场下的物理规律提供了独特的工具。AGN的X射线能谱中的宽铁Kα成分源自于吸积盘内区靠近中心黑洞的区域,其轮廓与黑洞的自旋紧密相关,宽铁线轮廓拟合是测量AGN中黑洞自旋的重要方法。宽铁线的强度则依赖于吸积盘的元素丰度、倾角以及电离度等,是了解吸积盘的性质的重要途径。在这篇论文中,利用X射线能谱叠加的方法,研究了不同AGN样本的X射线能谱中铁Kα的性质,并结合其他X射线能谱特征,讨论了AGN中心黑洞的吸积历史以及AGN吸积盘和尘埃环的性质。 NLS1是AGN中的一类,它们通常具有较高的爱丁顿比(Eddington ratio)和较小的黑洞质量,一般认为其中心的黑洞可能处于快速增长阶段。在第二章中,利用X射线能谱叠加谱的方法,在一个NLS1样本的X射线叠加谱中,探测到了相对论性展宽的宽铁Kα线成分。拟合宽线轮廓得到黑洞的自旋参数为a<0.81或a<0.66(90%置信区间),表明整体上NLS1的自旋不应该太高。这意味着大部分NLS1的中心黑洞的吸积模式并非持续吸积(prolonged accretion),否则其要求的种子黑洞的质量将与现有的理论框架矛盾。认为NLS1中心的黑洞的吸积模式为无规吸积。其黑洞质量的增长经历了许多的时段,不同的时段之间其吸积物质的角动量方向各不相同,而在某一时段则通过持续吸积物质增长质量和加速自旋演化。 吸积盘是AGN的基本组成结构,但目前在只在~50%的AGN的X射线能谱中探测到来自于吸积盘上的宽铁Kα发射线成分。在第三章中,分析了一个Ⅰ型AGN的样本,利用X射线谱叠加的方法研究了宽铁Kα发射线的性质对AGN其他参数的依赖关系。只在具有高爱丁顿比子样本的X射线叠加谱里探测到了显著的宽线轮廓。还发现,随着爱丁顿比的增高,铁Kα发射线的线宽变宽而能量也会升高。认为这主要是因为吸积盘的性质是依赖于吸积率的。一种可能的情况的是,吸积盘的电离度随着吸积率的变大而升高。当吸积盘具有较高的电离度时,铁Kα的等值宽度可以达到500eV。而在低电离度的情况下,产生的铁Kα发射线的等值宽度一般小于200eV,从而很难在X射线叠加谱中难被探测到。另一种可能的情况是,吸积盘的截断半径随着吸积率的变大而减小。在这种情况下,当吸积率较低的时候,吸积盘的内半径截断在距离中心黑洞较远的区域。一方面,铁Kα发射线产生区域受到的相对论效应的效应不再显著;另一方面,吸积盘相对于X照射源的覆盖因子也会降低,从而不会有很强的铁Kα发射线。 在第四章中,处理并分析了XMM-XXL巡天中具有红移测量和光学分类的2512个AGN的X射线数据,并利用贝叶斯X射线能谱拟合和X射线能谱叠加的方法研究了该样本中AGN的X射线能谱的性质。发现低光度AGN的反射谱相对强度R系统性的高于高光度AGN,而R的分布在具有相同光度不同红移的样本中并没有区别。这说明尘埃环的结构会受到X射线光度的影响,而且不随红移而演化。在样本中有~30%的X射线被显著吸收的光学Ⅰ型AGN和X射线无吸收或吸收很弱的光学Ⅱ型AGN。通过对比不同X射线光度、红移、吸收柱密度和光学分类子样本的X射线叠加谱的性质,认为对于高光度的Ⅰ型AGN,很有可能在其宽线区(broad-line region,BLR)附近还存在一个无尘埃的气体成分,造成了X射线被吸收;而对于低光度的Ⅰ型AGN,它们的X射线很有可能被尘埃环所吸收的,能够探测到宽线区可能是由于尘埃环是团块状的结构。 第五章介绍了中国的X射线时变和偏振探测卫星eXTP(enhanced X-ray timingand polarization)和爱因斯坦探针EP(Einstein probe)项目。通过模拟的方法,验证了eXTP对大样本的AGN利用宽铁线测量中心黑洞超大质量的可行性与可靠性,以及EP在探测和研究TDE(潮汐瓦解恒星事例,tidal disruption events)上的科学论证和模拟。