中美科学家首次解释神秘类星体主序

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科学日报报道，类星体是位于遥远巨大星系内部的超大质量黑洞。它们是夜空中整个电磁谱里最明亮的信号灯，能够快速吸收积累物质至黑洞中心。而美国卡内基梅隆哈勃研究人员沈悦（Yue Shen）和中国北京大学科维理天文与天体物理研究所（KIAA）的何子山(Luis Ho)进行的最新研究解决了困扰天文学家长达20年的类星体之谜，这项研究被发表在9月11日的期刊《自然》上。研究显示大多数观察到的类星体现象都可以用两个简单的量来统一：一个描述黑洞吸食的效率，另一个则反应了天文学家的观察角度。

天文学家观察到的类星体一般会表现出一系列广泛的外向特性，反应出它们中央附近区域的环境条件的多样性。尽管存在多样性，类星体在它们可量化的物理特性方面却有着令人惊讶的规律性，遵循20多年前发现的已充分明确的趋势（被称为类星体的主序）。沈和何解决了类星体研究里长达20年的谜题：什么统一了这些特性从而形成主序？

利用来自斯隆数字巡天（Sloan Digital Sky Survey，缩写为SDSS）里20000个类星体的目前为止最大最均匀的样本，并结合好几项创新性统计测试，沈和何展示了与黑洞吸积相关的一个特性，也就是爱丁顿比率，是所谓的主序背后的驱动力量。爱丁顿比率描述了物质为黑洞供给燃料的效率，也就是拖拽物质落入黑洞的引力和驱动向外辐射的光度之间的竞争。这种引力和光度之间的拖拉一直被科学家怀疑是主序的幕后推手，而沈和何的研究最终证实了这一假设。

此外，更重要的是他们发现天文学家观察黑洞内部区域时视线角的方向在观测黑洞深处快速移动气体方面起着关键作用，这些气体会在类星体光谱里产生广阔的发射谱线。这改变了科学家们对黑洞最临近的发射谱线区域，也被称为宽线的几何学理解：气体以平坦类似烤薄饼的样式分布。进一步的研究将帮助天文学家提高对类星体黑洞质量的测量。

“我们的发现对于类星体研究具有深远的启示意义。简单的统一模式为更好理解超大质量黑洞是如何积累物质并与周围环境发生相互作用的铺平了道路。”沈说道。“更好的黑洞质量测量也有益于一系列应用领域，例如对超大质量黑洞的宇宙增长以及它们在星系形成中所起作用的理解。”

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