研究人员彻底改变了对类星体中超大质量黑洞吸积辐射的理解

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静止帧中值UV SEDs是一个超大质量黑洞吸积气体并在吸积盘中发光的艺术家插图。信用:Pixabay

（）据中国科学技术大学：中国科学院中国科学技术大学天文系蔡副教授和王俊贤教授通过对类星体中心超大质量黑洞吸积产生的光学到极紫外辐射的研究，发现它们的光谱能量分布与类星体的固有亮度无关，颠覆了这一领域的传统认识。

他们的研究揭示了类星体的平均极端紫外光谱能量分布与经典吸积盘理论的预测有实质性的偏离。这一发现挑战了经典模型，并为包含广泛吸积盘风的模型提供了实质性的支持。该成果于2023年10月5日在线发表在《自然·天文学》杂志上。

类星体是一类极其明亮的河外天体，其中心的超大质量黑洞不断吞噬其宿主星系核心区域的气体。巨大的引力势能被释放到气体形成的吸积盘上，转化为热能和电磁辐射，导致星系的核心异常明亮。

类星体由于其异常高的内在光度也被称为“宇宙巨兽”。根据标准吸积盘理论，吸积盘在光谱能量分布中产生众所周知的“蓝色大隆起”，峰值预计在极紫外区。中央黑洞的质量越大，吸积盘的预期温度就越低，极端紫外光谱就越柔和。

观测发现，更明亮的类星体(具有更大的超大质量黑洞质量)表现出相对较弱的发射线(由更软的极端紫外光谱解释)，被称为著名的鲍德温效应，这似乎与经典吸积盘模型一致。

蔡副教授和王俊贤教授的研究主要集中在大样本类星体的光学到紫外光谱能量分布。这项研究利用了地基SDSS和天基GALEX的观测数据，控制了紫外线探测的不完全性。

他们发现类星体的平均紫外光谱能量分布不取决于它们的内在亮度，这不仅表明内在亮度的差异无法解释鲍德温效应，而且也挑战了标准吸积盘理论的预测。同时，研究人员为Baldwin效应提出了一种可能的新物理起源:更多发光类星体的吸积盘温度波动更弱，因此无法发射更多的发射线云。

此外，该研究校正了星系间介质吸收的影响，并发现类星体的平均极紫外光谱比之前所有的研究结果都要软。这种差异对标准吸积盘模型提出了重大挑战，但与涉及吸积盘风的模型预测相符，表明类星体中普遍存在盘风。

这项研究的结果对于更深入地了解超大质量黑洞吸积物理学、黑洞质量增长、宇宙再电离、宽线区域的起源、极端紫外线尘埃消光等各个方面具有广泛的意义。

在未来，具有紫外探测能力的卫星项目，如中国空间站望远镜(CSST，http://nao.cas.cn/csst/)，将大大增强我们对类星体和类似天体物理性质的了解。