中國天文學家在雙峰寬發射線變臉活動星系核研究中獲進展

中國科學院雲南天文台博士研究生封海成、劉洪濤研究員團隊，利用麗江天文觀測站2.4米望遠鏡，通過寬發射線反響映射（wide emission line response mapping）觀測開展了變臉活動星系核的研究。NGC 3516是一個變臉賽弗特（Seyfert），星系：寬發射線從很強到極弱來回變化，即賽弗特星系光譜類型在1型和2型之間變化。

賽弗特星系是一類射電寧靜活動星系核，絕大多數沒有噴流，中心超大質量黑洞的吸積盤產生了連續譜輻射，電離連續譜照射寬線區氣體雲產生寬發射線。寬發射線反響映射就是測量光學和紫外連續譜、寬發射線光變之間的時間延遲，研究寬線區的尺度、幾何結構等物理性質，並與寬發射線寬度結合，計算中心黑洞的質量。反響映射觀測研究的活動星系核有很多，反響映射觀測的變臉活動星系核很少，NGC 3516就是其中的一個，而且還是一個雙峰寬發射線的源，雙峰寬發射線可能與橢圓盤或者超大質量雙黑洞有關。反響映射觀測對研究其中心物理結構有重要意義。

封海成等人利用麗江2.4米望遠鏡，在2018年11月到2019年5月期間，成功地對NGC 3516進行了分光觀測和測光觀測，在此期間，NGC 3516是賽弗特星系1型。經過細緻的數據分析，包括數據預處理、光譜定標及光譜擬合，他們測得了相應的光變曲線。

在國際上，該研究團隊第一次觀測到Hα的延遲時標速度分佈圖。由連續譜和寬發射線光變曲線的交叉相關得到寬發射線區的平均半徑為7.5光天，寬發射線寬度1700 km/s，中心黑洞質量為2,400萬個太陽質量。光譜顯示，寬發射線Hβ和Hα都有雙峰結構。從光譜的藍端到紅端，速度圖上從左到右，光變延遲時標逐漸變小（上圖），這種趨勢與內流模型預言相符，與橢圓盤模型也吻合。

結合反響映射歷史觀測資料，研究人員發現NGC 3516的寬發射線區半徑大約30年基本無變化，寬發射線區可能是一個很窄的橢圓環。他們推測，寬發射線Hβ從很強到極弱來回變化以及寬線區半徑大約30年基本無變化這些現象，可能是由中心黑洞的吸積率變化產生。

這些新發現可以使我們更好地理解雙峰寬發射線變臉活動星系核中心的物理結構與物理機制。

【圖、文：節錄自中國科學院雲南天文台2021年3月3日新聞公佈；新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在2021年3月2日出版的《天體物理學報》