重大突破！笼罩在类星体前的最后一片迷雾被拨开

中国科学技术大学和中国极地研究中心团队首次明确看到宇宙中最明亮天体——类星体中供应吸积盘的内流，填补了类星体结构解析的一块空白，这一发现于9月5日发表在顶级期刊《Nature》上。

2019年以来，中国科大作为第一或通讯作者单位已在CNS正刊发表10篇学术论文。

星际中的物质被内流驱动源源不断的掉落到贪食的巨龙（黑洞）嘴里，物质下降过程中形成明亮的吸积盘。（图：崔劼）

各星系的中心都存在着超大质量黑洞。它们以超强引力高速吞噬周围星际物质，部分物质在被吞噬前转化为能量释放出来，可以产生超过整个星系的亮度，形成宇宙中最明亮的天体——类星体。类星体也是20世纪60年代以来四大天文发现之一。

类星体通过吸积盘将物质转化为能量的过程已经清楚，但吸积盘如何不断获得物质供应的机理尚不明确。如果没有源源不断的物质供应，黑洞会很快将附近物质消耗殆尽，类星体就不再发光。这一供应过程远离发光中心，难以被天文望远镜观测到。

中国科学技术大学—中国极地研究中心南极天文学团队及其合作者完成了这一现象的解密，拨开笼罩在类星体前的最后一片迷雾。

研究者们在八个明亮的类星体的光谱中观测到了氢、氦元素激发态吸收线，这些吸收线除了宇宙膨胀导致的红移外，还由于多普勒效应产生了额外的红移。

团队带头人周宏岩教授解释：“类星体光谱中的吸收线是由处于类星体和地球之间的物质造成的。吸收线的多普勒红移表明物质在远离我们，这就意味着物质在接近类星体中心。因此，具有多普勒红移的吸收线是研究供应吸积盘的内流的极佳观测探针。”

研究团组根据多普勒红移的大小计算出来的物质内流速度高达5000千米每秒，可以对比一下高铁前进每小时300公里左右。进一步计算可以知道黑洞完成这一“吞吃”过程需要几百年，这期间类星体也可以持续闪耀。

类星体吸积盘内流降轨机制示意图。

（图片由课题组提供）

团队中的孙鹿鸣博士介绍：“本工作最大的创新之处是利用了宇宙中最为常见的氢和氦原子特定状态下产生的红移吸收线，可以同时得到物质运动速度和物质到类星体的距离这两个信息，比之前的研究工作得到更多信息。”

这一成果将为理解类星体、超大质量黑洞归趋等问题提供全新的起点。

个人简介

周宏岩，中国极地研究中心研究员，中国科学技术大学教授、博士生导师。2003年获中国科学技术大学理学博士学位。2003-2005年中国科学技术大学讲师、副教授；2006-2007年美国Florida大学天文系访问教授，2007－2009年德国马普地外物理所洪堡学者；2009年至今中国科学技术大学教授，2011年至今中国极地研究中心研究员，负责筹建南极天文学研究室，组织参加了2012/2013年度第29次南极天文内陆科考。承担国家自然科学基金项目“SDSS 类星体2175 埃吸收系统样本研究”、“几类特殊活动星系核的多波段观测与理论研究——探索黑洞与吸积”、“星系中心黑洞增长的特殊阶段”、“窄线赛佛特1型星系与活动星系核统一模型”等，973项目“利用南极巡天望远镜在超新星宇宙学及太阳系外行星方面的前沿研究”中的“星系、类星体与黑洞”课题，以及南北极环境综合考察与评估项目天文子课题。

研究领域主要包括黑洞物理、星系天文学以及太阳系外行星。在国际刊物发表学术论文100余篇，被国际同行引用3000余次。代表性研究成果主要包括：发现黑洞引力辐射反冲第一个观测证据；首先提出可利用光学光谱和红外光变探测黑洞潮汐力瓦解吸积恒星；提出了确定类星体外流方向的新思想，首次发现部分宽吸收线类星体中存在极向外流和高速内流等。

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图文来源：中国科学技术大学、蔻享学术

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