超大质量黑洞周围物理现象研究获进展

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近日,中科院云南天文台研究员王建成带领的研究团队在超大质量黑洞周围物理现象的研究方面取得进展,他们发现活动星系核的物质传输存在奇特现象,并且,其射电核呈负宇宙演化模式。相关成果日前发表于著名刊物The Astrophysical Journal。

天文观测和理论推论表明,在每个星系的中心都存在一个超大质量的黑洞。有一类特殊的星系,它们中心的黑洞活动非常剧烈,被称之为活动星系核。在活动星系核中,黑洞通过强大的引力场,吞噬周围物质的过程,称为吸积。而这些物质在被吞噬前聚集在黑洞的周围形成盘状的旋转体,便是吸积盘。黑洞不仅吞噬物质,还会以目前人们不甚知晓的方式从两极抛出物质,这一过程即为喷流。喷流与吸积是黑洞周围紧密联系的重要物理现象,其具体物理细节是天体物理的研究前沿之一,它们主导活动星系核的剧烈活动现象,如物质的喷射和爆发、高能粒子的产生、很宽波段上极强的电磁辐射等。

活动星系核在各个电磁波段的辐射机制和形态各有特点。比如在射电波段,它通过喷流,把中心区域的物质和能量朝两极传输到外围区域,形成两个巨大的射电瓣。射电核到射电瓣边缘的距离,从1kpc到1000kpc不等(kpc为距离单位,比如银河系的尺寸约为30kpc)。

射电核区是如何通过喷流把物质传输到如此遥远的区域的,仍是个谜。王建成团队收集了1000多个射电活动星系核,对它们的射电瓣和射电核进行研究,发现射电核和瓣具有不同的演化模式,表明物质从中心向外传输存在奇特现象。另外,他们发现活动星系核的射电核呈负宇宙演化模式,即在活动星系核的早期,它们不容易产生喷流,射电核的射电辐射较弱；然而,研究发现在活动星系核的早期,黑洞周围气体物质丰富,吸积效率高。研究人员分析表明：当活动星系核中心的超大质量黑洞大量吸积物质时,它“不愿意”抛射喷流物质,而在低吸积物质情况下,“慷慨地”抛射喷流物质,产生强的射电辐射