科學家首次發現活動星系中心高速外流加速現象

中國科學技術大學天文學系王挺貴教授與劉桂琳教授團隊特任副研究員何志成創建一套全新測量星系電離氣體物理性質的方法，首次發現活動星系中心高速外流在百光年尺度上的加速現象，該尺度超出經典的黑洞-吸積盤風尺度100倍以上。相關成果日前在線發表于《科學進展》。

星系中心活躍的巨型黑洞所釋放的巨大能量會有效調節星系演化，阻止星系生長得過于龐大，被稱作“活動星系核反饋”機制。活動星系中心黑洞吸積周邊物質時形成旋轉的吸積盤，將大量氣體電離并吹向星際空間，形成高速外流。外流氣體將物質和能量從星系核區攜帶至寄主星系中,是活動星系核反饋的主要形式之一。然而，人們對活動星系外流的物理屬性、起源、加速機制及其對星系演化的具體影響仍知之甚少。

外流的尺度是理解外流起源及衡量外流對星系環境影響的核心參數之一，但探測外流最重要的手段是光譜吸收線，外流尺度只能間接推算，模型依賴性強，且結果不夠可靠。學界普遍通過對密度敏感的離子激發態吸收線來推算，但由于技術復雜、結果不確定，對寬吸收線高速外流的研究一直進展緩慢。

歷經數年，何志成開發出一種同時利用響應函數的幅度和相位信息的新方法，成功獲得類星體外流的運動學信息，首次發現高速外流在百光年尺度上的加速現象，該尺度超出經典的黑洞-吸積盤風尺度100倍以上。這意味著類星體寬吸收線可能確實并非由黑洞吸積盤風主導，或至少說明黑洞吸積盤風并不是高速寬吸收線外流機制的唯一選項。

這些高速外流起源何方?加速機制是什么?何志成等人猜想，星際塵埃極有可能在外流加速過程中扮演重要角色。他們發現，在黑洞吸積盤輻射與塵埃的相互作用模型中，加速外流氣體所需的塵埃含量與觀測上的塵埃消光在一個標準差內完全一致。通過數據分析推算出外流的起源尺度，發現該尺度超過塵埃的升華半徑，與塵埃環的尺度相吻合，有力支持類星體高速寬吸收線外流的塵埃環起源。該發現表明，塵埃在吸積盤輻射與星際介質之間的耦合方面發揮著關鍵作用，使得外流對寄主星系中的恒星形成活動產生顯著影響。(作者：桂運安 王敏)