中科院等破解类星体宽线区之谜

几天前，国际期刊《自然天文学》在线发表了一项关于类星体宽发射线区域起源的研究结果。这项研究是由中国科学院高能物理研究所研究员王建民领导的国际合作小组完成的。合作小组还包括美国的怀俄明大学和南京大学。

在这项研究中，研究人员提出了宽线区起源于尘埃环的理论，建立了中心超大质量黑洞、吸积盘、宽线区和尘埃环之间的物理联系，解释了宽线区谱线轮廓的物理意义，解决了天文学家70多年来一直困扰天文学家的关于宽线区起源和物理结构的核心难题。基于这一理论，人们可以从谱线轮廓中准确地获得超大质量黑洞附近电离气体的空间分布和动力学，使得误差高达半个数量级的黑洞质量测量精度有望得到极大的提高。

王的团队认为尘埃环中的云会被*黑洞的潮汐力捕获并瓦解。通过定量建模，该团队发现谱线轮廓的“不对称”、“轮廓扭曲”和“线中心移动”与尘埃环的张开角度密切相关，这表明宽线区域应该主要来源于尘埃环。与现有的各种起源理论相比，该物理模型自然地为黑洞吸积原料、电离气体源和尘埃环等一系列关键过程建立了全面系统的物理联系。

此外，这项研究使研究人员能够可靠地从谱线轮廓中分离出病毒化成分，并结合偏振观察确定病毒化成分的气盘倾角。在消除了各种不确定性之后，黑洞的质量精度有望达到20%左右。

目前，王建民的团队通过申请国际合作获得了欧洲南方天文台甚大望远镜(VLT)的观测时间和偏振数据，可用于近期高精度测量黑洞质量。这项成就有望为团队的后续项目奠定坚实的基础——用超爱丁顿吸积类星体测量宇宙的早期膨胀历史，并帮助揭示大质量黑洞和星系共同演化的细节。

早在1943年，美国天文学家就发现一些星系的核区域有每秒数千公里宽的巴尔末发射线。它们被称为活动星系核。然而，到目前为止，还没有一个统一的理论可以解释许多在核区域，如宽线区域观察到的现象。然而，由于缺乏对谱线轮廓每一部分的物理解释，目前估算黑洞质量的误差高达2到3倍。因此，宽线区域的起源和物理学以及如何测量黑洞的基本参数是天文学和天体物理学的基本研究课题。