中國(guó)科大揭示超大質(zhì)量黑洞吸積輻射能譜新規(guī)律

安徽財(cái)經(jīng)網(wǎng)訊： 10月10日，記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校天文學(xué)系蔡振翼副教授和王俊賢教授，通過(guò)研究類星體中心超大質(zhì)量黑洞吸積的極紫外輻射能譜，發(fā)現(xiàn)其與類星體本征亮度無(wú)關(guān)，推翻了該領(lǐng)域的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，相關(guān)成果在線發(fā)表于《自然·天文學(xué)》(Nature Astronomy)期刊。

類星體是一類非常明亮的河外天體，其中心的超大質(zhì)量黑洞持續(xù)吞噬所處星系核心區(qū)域的氣體。巨大的引力勢(shì)在氣體形成的吸積盤上得以釋放，轉(zhuǎn)化為熱能和電磁輻射，使得星系核心異常明亮。類星體也因其超高的本征亮度而被稱為宇宙中的“超級(jí)巨獸”。

標(biāo)準(zhǔn)吸積盤理論表明，吸積盤產(chǎn)生著名的“大藍(lán)包”輻射特征，理論預(yù)期峰值在極紫外波段。中心黑洞質(zhì)量越大，理論預(yù)期吸積盤溫度越低，極紫外能譜越軟。觀測(cè)上發(fā)現(xiàn)，越亮的類星體(黑洞質(zhì)量越大)具有相對(duì)越弱的發(fā)射線(可由更軟的極紫外能譜解釋)，即著名的Baldwin效應(yīng)，也似與經(jīng)典吸積盤理論模型一致。

研究人員利用地面SDSS和空間GALEX的觀測(cè)數(shù)據(jù)，控制極紫外探測(cè)不完備度的影響，發(fā)現(xiàn)類星體的平均極紫外能譜不依賴于本征亮度，不僅表明本征亮度差異無(wú)法解釋Baldwin效應(yīng)，還顯著挑戰(zhàn)了標(biāo)準(zhǔn)吸積盤理論預(yù)言。同時(shí)，作者給出了Baldwin效應(yīng)的可能新物理起源：越明亮的類星體，其吸積盤熱漲落越小，從而無(wú)法產(chǎn)生較多的發(fā)射線區(qū)云團(tuán)。

通過(guò)改正星系際介質(zhì)吸收的影響，該研究還發(fā)現(xiàn)，類星體的極紫外平均能譜比所有前人的研究結(jié)果都更軟，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)吸積盤模型給出了進(jìn)一步嚴(yán)重挑戰(zhàn)。這個(gè)超軟的、不依賴于本征亮度的極紫外能譜很好地契合具有盤風(fēng)的吸積盤模型預(yù)言，表明類星體中普遍存在盤風(fēng)。

該項(xiàng)研究結(jié)果對(duì)深入理解大質(zhì)量黑洞吸積物理、黑洞質(zhì)量增長(zhǎng)、宇宙再電離、寬線區(qū)物理起源、極紫外塵埃消光等諸多方面具有廣泛影響。(記者 祁琳)