星系中心高速外流以百光年尺度的規模離開

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規模加速現象，速度超出經典的黑洞-吸積盤風尺度一百倍以上。

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，阻止星系生長得過於龐大，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，將大量氣體電離並吹向星際太空，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、加速機制及它對星系演化的具體影響仍知之甚少。

外流的速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，外流速度只能間接推算，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，但由於技術複雜、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資料的新方法，成功獲得類星體外流的運動學數據，首次發現高速外流在百光年速度上的加速現象，該速度超出經典的黑洞-吸積盤風尺度一百倍以上。 這意味著類星體寬吸收線可能確實並非由黑洞吸積盤風主導，或至少說明黑洞吸積盤風並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？ 加速機制是什麼？ 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，發現速度超過塵埃的昇華半徑，與塵埃環的速度相吻合，有力支持類星體高速寬吸收線外流的塵埃環起源。 該發現顯示，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恆星形成活動產生顯著影響。

【圖：中國科學技術大學；文：節錄自科學網頁；新聞資訊由林景明提供】研究全文刊登在2022年2月11日出版的《科學進展》期刊；標題是：Evidence for quasar fast outflows being accelerated at the scale of tens of parsecs