天文學家發現類星體的光譜能量分佈不受其亮度的影響，這對傳統理論提出了挑戰，並強調了吸積盤風的作用。中國科學院中國科學技術大學天文系蔡振義副教授和王俊賢教授透過研究類星體中心超大質量黑洞吸積產生的光學到極紫外輻射，發現其光譜能量分佈與類星體的固有亮度無關，顛覆了這一領域的傳統認識。

透過對類星體中超大質量黑洞產生的輻射進行研究，科學家發現光譜能量分佈不受類星體內在亮度的影響，這是對既有觀點的挑戰。他們的研究表明，標準的吸積盤理論可能無法完全解釋觀測到的現象，強調了吸積盤風可能發揮的作用。

此外，他們的研究也揭示了類星體的平均極紫外光光譜能量分佈與經典吸積盤理論的預測有很大偏差。這項發現對經典模型提出了挑戰，並為包含廣泛吸積盤風的模型提供了有力支持。相關結果於2023年10月5日在線發表在《自然-天文學》。

圖1：藝術家繪製的超大質量黑洞吸積氣體並在吸積盤中發光的示意圖。資料來源：NASA/JPL-Caltech

類星體是一類極為明亮的河外星系天體，其中心的大質量超大質量黑洞不斷吞噬宿主星系核心區域的氣體。巨大的引力位能被釋放到氣體形成的吸積盤上，轉化為熱能和電磁輻射，形成異常明亮的星系核。類星體也被稱為”宇宙巨獸”，因為它們的本徵光度特別高。

根據標準的吸積盤理論，吸積盤會在光譜能量分佈中產生眾所周知的”藍色大凸起”，其峰值預計會出現在極紫外線區。中心黑洞的質量越大，吸積盤的預期溫度就越低，極紫外光光譜越柔和。觀測發現，亮度較高的類星體（超大質量黑洞質量更大）顯示出相對較弱的發射線（由更柔和的極紫外光譜解釋），這就是著名的鮑德溫效應（Baldwin Effect），似乎與經典的吸積盤模型一致。

圖2：類星體的紫外光譜能量分佈斜率（右軸，空心資料點）與固有亮度無關，無法解釋鮑德溫效應（左軸，實心資料點）。資料來源：中國科學技術大學

挑戰經典理論

蔡振義副教授和王俊賢教授的研究直接關注大樣本類星體的光學-紫外光譜能量分佈。研究利用了地面SDSS和空間GALEX的觀測數據，控制了紫外線探測的不完整性。

他們發現類星體的平均紫外光光譜能量分佈並不取決於其內在亮度，這不僅表明內在亮度的差異無法解釋鮑德溫效應，而且對標準吸積盤理論的預測提出了挑戰。

同時，研究人員提出了鮑德溫效應可能的新物理起源：亮度較高的類星體吸積盤溫度波動較弱，因此無法發射更多的發射線雲。

圖3：類星體的平均本徵光學-紫外光譜能量分佈（紅色資料點），明顯比標準吸積盤預測值（左圖）柔和，但與盤風模型預測值（右圖）一致。資料來源：中國科學技術大學

提出新模型

此外，研究也修正了星系間介質吸收的影響，發現類星體的平均極紫外光譜比先前所有的研究結果都要柔和。這個差異對標準吸積盤模型提出了重大挑戰，但與吸積盤風模型的預測結果十分吻合，顯示類星體中普遍存在盤風。

這項研究的結果對於深入理解超大質量黑洞吸積物理學、黑洞質量增長、宇宙再電離、寬線區起源、極紫外線塵埃消光等各個方面具有廣泛的意義。未來，具有紫外線探測能力的衛星項目，如中國太空站望遠鏡（CSST），將大大增強我們對類星體和類似天體物理性質的了解。