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黑洞吸积物理图像“最后一块拼图”完成

| 2021-03-10

  最新发现与创新

  科技日报讯 (记者吴长锋 付毅飞)记者从中国科学技术大学获悉,该校团队与中国极地研究中心团队合作,在国际上首次成功观测到类星体核区为超大质量黑洞吸积盘提供吸积燃料的快速内流气体,完成了黑洞吸积物理图像的“最后一块拼图”。该成果于9月5日发表在《自然》上。

  论文作者之一、中国极地研究中心南极天文学研究室副研究员姜鹏介绍,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。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。研究者们在8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。”

  研究团队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。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。

  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常见的氢和氦原子特定状态下产生的红移吸收线,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。”

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