天文学家发现类星体的光谱能量分布不受其亮度的影响，这对传统理论提出了挑战，并强调了吸积盘风的作用。中国科学院中国科学技术大学天文系蔡振义副教授和王俊贤教授通过研究类星体中心超大质量黑洞吸积产生的光学到极紫外辐射，发现其光谱能量分布与类星体的固有亮度无关，颠覆了这一领域的传统认识。

通过对类星体中超大质量黑洞产生的辐射进行研究，科学家们发现光谱能量分布不受类星体内在亮度的影响，这是对既有观点的挑战。他们的研究表明，标准的吸积盘理论可能无法完全解释观测到的现象，强调了吸积盘风可能发挥的作用。

此外，他们的研究还揭示了类星体的平均极紫外光谱能量分布与经典吸积盘理论的预测有很大偏差。这一发现对经典模型提出了挑战，并为包含广泛吸积盘风的模型提供了有力支持。相关结果于2023年10月5日在线发表在《自然-天文学》上。

图1：艺术家绘制的超大质量黑洞吸积气体并在吸积盘中发光的示意图。资料来源：NASA/JPL-Caltech

类星体是一类极其明亮的河外星系天体，其中心的大质量超大质量黑洞不断吞噬着宿主星系核心区域的气体。巨大的引力势能被释放到气体形成的吸积盘上，转化为热能和电磁辐射，从而形成异常明亮的星系核。类星体也被称为"宇宙巨兽"，因为它们的本征光度特别高。

根据标准的吸积盘理论，吸积盘会在光谱能量分布中产生众所周知的"蓝色大凸起"，其峰值预计会出现在极紫外区。中心黑洞的质量越大，吸积盘的预期温度就越低，极紫外光谱就越柔和。观测发现，亮度更高的类星体（超大质量黑洞质量更大）显示出相对较弱的发射线（由更柔和的极紫外光谱解释），这就是著名的鲍德温效应（Baldwin Effect），似乎与经典的吸积盘模型一致。

图 2：类星体的紫外光谱能量分布斜率（右轴，空心数据点）与固有亮度无关，无法解释鲍德温效应（左轴，实心数据点）。资料来源：中国科学技术大学

挑战经典理论

蔡振义副教授和王俊贤教授的研究直接关注大样本类星体的光学-紫外光谱能量分布。该研究利用了地面SDSS和空间GALEX的观测数据，控制了紫外探测的不完整性。

他们发现类星体的平均紫外光谱能量分布并不取决于其内在亮度，这不仅表明内在亮度的差异无法解释鲍德温效应，而且对标准吸积盘理论的预测提出了挑战。

同时，研究人员提出了鲍德温效应可能的新物理起源：亮度更高的类星体吸积盘温度波动更弱，因此无法发射更多的发射线云。

图 3：类星体的平均本征光学-紫外光谱能量分布（红色数据点），明显比标准吸积盘预测值（左图）柔和，但与盘风模型预测值（右图）一致。资料来源：中国科学技术大学

提出新模型

此外，研究还修正了星系间介质吸收的影响，发现类星体的平均极紫外光谱比之前所有的研究结果都要柔和。这一差异对标准吸积盘模型提出了重大挑战，但与吸积盘风模型的预测结果十分吻合，表明类星体中普遍存在盘风。

这项研究的结果对于深入理解超大质量黑洞吸积物理学、黑洞质量增长、宇宙再电离、宽线区起源、极紫外尘埃消光等各个方面具有广泛的意义。未来，具有紫外线探测能力的卫星项目，如中国空间站望远镜（CSST），将大大增强我们对类星体和类似天体物理性质的了解。