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发现超大质量黑洞附近物质内流的证据

发布时间:2009-07-01

  近期《自然中国》以研究亮点形式报道了国家天文台与高能物理所联合培养的博士研究生胡晨等人关于活动星系核中的铁线气体辐射以及物质内流证据的研究工作(http://www.nature.com/nchina/2008/081112/full/nchina.2008.268.html)。上述研究工作发表在美国《天体物理学杂志》上。

  活动星系核是宇宙中最亮的天体之一,其中心是一个超大质量黑洞(约数亿太阳质量),黑洞吸积周围气体形成吸积盘,这些气体的引力能在吸积盘中通过粘滞耗散出来形成辐射;吸积盘的外围存在一个遮挡中心辐射的很厚的尘埃环,这使得在不同的视线方向,活动星系核呈现不同的观测特性。现有的研究对于从尘埃环到吸积盘之间的过渡区的结构和动力学仍知之甚少。一个有待解决的重要问题是:从理论上说,该过渡区域中必然存在为中心黑洞提供吸积原料的内流,但是观测上一直缺乏证据。胡晨与导师等人利用 Sloan 数字巡天的数据,首次在一个大样本(包含4037个类星体)中系统地研究了铁II和Hβ发射线的轮廓,发现铁II与Hβ中等宽度成分具有相同的轮廓,它们都系统地呈现红移,而且宽度窄于传统的宽发射线,这表明它们均来自于尘埃环与吸积盘之间的一个内流区域,而非传统上的宽线区;胡晨与导师等人还发现红移与爱丁顿吸积率之间存在强相关,这一观测结果表明内流的动力学是由中心黑洞的引力与辐射压之间的竞争、平衡过程决定的。上述工作提供了内流存在的重要观测证据,指出了研究过渡区物理的一条新途径。研究这一过渡区域,对于揭示超大质量黑洞的演化有着重要意义。

  目前胡晨已从国家天文台毕业,加入了高能物理所王建民研究员带领的研究小组,并对该领域进行深入的后续研究,其中一个相关的工作将发表在美国《天体物理学杂志通讯》。


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