近日，中國科學(xué)院云南天文臺科研人員與合作者在活動星系核寬線區(qū)結(jié)構(gòu)和動力學(xué)演化研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果以Velocity-resolved Reverberation Mapping of Changing-look Active Galactic Nucleus NGC 4151 during Outburst Stage. II. Four Season Observation Results為題，發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》（The Astrophysical Journal）上?；顒有窍岛说淖贤夂凸鈱W(xué)光譜存在較多寬度超過1000公里每秒的寬發(fā)射線。寬發(fā)射線的輻射區(qū)稱為寬線區(qū)。寬線區(qū)中的氣體速度高，在中心吸積盤高能光子的光致電離作用下產(chǎn)生寬發(fā)射線。研究寬線區(qū)的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)性質(zhì)可以幫助科學(xué)家測量中心超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量，并能夠揭示活動星系核內(nèi)部的物理過程。而寬線區(qū)的復(fù)雜運動學(xué)和空間分布不完全清晰。自2020年起，該團(tuán)隊利用麗江天文觀測站2.4米望遠(yuǎn)鏡對變臉活動星系核NGC 4151進(jìn)行了為期4年的反響映射觀測。結(jié)果顯示，NGC 4151的多條寬發(fā)射線存在顯著的分層現(xiàn)象，即不同發(fā)射線起源于寬線區(qū)中不同的半徑范圍。同時，研究發(fā)現(xiàn)，NGC 4151存在異常的“反呼吸效應(yīng)”。按照傳統(tǒng)理論，活動星系核亮度增加時，寬線區(qū)半徑應(yīng)隨之?dāng)U展，導(dǎo)致寬發(fā)射線的時間延遲增加即“呼吸效應(yīng)”。而NGC 4151的觀測結(jié)果卻顯示寬發(fā)射線的時間延遲隨著亮度的增加而縮短。這一“反呼吸效應(yīng)”可能與活動星系核紫外-光學(xué)光變之間的時間延遲相關(guān)。進(jìn)一步，研究通過速度分辨時間延遲分析發(fā)現(xiàn)，NGC 4151寬線區(qū)的幾何結(jié)構(gòu)和動力學(xué)性質(zhì)在不到一年的時間尺度上發(fā)生了顯著變化。這種快速變化無法單純通過寬線區(qū)的不均勻分布、輻射壓力變化或電離輻射場的變化來解釋，表明寬線區(qū)的物理特性比以往認(rèn)知更加復(fù)雜，或受到多種機(jī)制的共同驅(qū)動。上述成果深化了科學(xué)家對寬線區(qū)動力學(xué)和幾何結(jié)構(gòu)演化的認(rèn)知，為未來利用長時間尺度、多波段觀測研究活動星系核內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了借鑒。后續(xù)，該團(tuán)隊將結(jié)合高時間分辨率觀測數(shù)據(jù)，進(jìn)一步分析寬線區(qū)與吸積盤之間的相互作用，以揭示其動力學(xué)演化的物理機(jī)制。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國載人航天工程巡天空間望遠(yuǎn)鏡專項等的支持。論文鏈接