王挺贵小组类型转变活动星系核研究取得重要进展

我校物理学院天文学系、天文与空间科学学院王挺贵教授小组首次在10个类型转变的活动星系核中探测到显著的中红外光变，并且成功对类型转变活动星系核的物理机制作出了明确诊断。该研究成果以“Mid-infrared  Variability of Changing-look AGNs”为题于2017年9月1日发表在国际杂志《天体物理快报》 （The  Astrophysical Journal  Letters）上，第一作者为本校2015级博士生盛振峰，与王挺贵教授为共同通讯作者，主要参与人还有天文学系蒋凝博士、杨臣威博士、加州理工学院严琳研究员、广州大学窦立明博士（2016年在我系获博士学位）以及2017届本科生彭渤。该工作未正式发表前公布在预印本网站上（arXiv.org），公布不久就被国际著名杂志《自然》（Nature）选为新闻亮点，以“闪烁类星体的奥秘出现线索”（Clues  emerge in mystery of flickering  quasars）为题于2017年7月28日进行报道；正式发表后，中央新闻媒体“科技日报社”以“黑洞食量变化使类星体快速消失”为题进行了快讯报道，报道刊登在2017年9月7日的《科技日报》上。随后，中国科学院、教育部科技发展中心、国家航天局、中国科普网、人民网、新浪、搜狐等数十家网站纷纷进行转载报道。

星系中心普遍存在超大质量黑洞，质量在几百万到几十亿个太阳质量之间。当这些黑洞吸积周围物质的时候，会将它们的引力势能转化为电磁辐射而释放出来，星系的中心会表现出一个明亮的核，称作活动星系核(英文为active  galactic nuclei,  简称AGN)。一般认为AGN会在数百万年的时标上保持活跃的状态，然后花上数万年的时间逐渐熄灭。目前的天文观测表明AGN与寄主星系很可能共同成长与演化。观测上AGN被分为两大类：光学光谱中同时有宽和窄发射线的称为I型；只有窄发射线的称为II型。AGN的统一模型认为两种类型的AGN本质上是相同的，只是我们观测的视角不同。当我们从侧面看时，黑洞周围的环状分布的尘埃（尘埃环）遮挡了宽线发射区，表现为II型，从正面看则为I型，因此二者不会相互演化。近几年，时域天文观测发现有少部分AGN会两种类型之间转变，即所谓的类型转变活动星系核（changing-look  AGN），并且这类AGN能在短短的几年内从活跃变为不活跃（反之亦然），这就对统一模型及传统认知提出了挑战。这种现象目前有两种主流的观点可以解释：一种基于统一模型，认为类型的转变是小尺度的尘埃云团穿过视线方向，遮挡宽发射线区导致的结果；另一种认为是中央黑洞自身吸积率的剧烈变化导致（黑洞引擎熄火造成由I型转变为II型，黑洞引擎点火造成II型转变为I型）。前人对于类型转变AGN的研究主要集中在高能X射线和光学波段，倾向于认为是黑洞吸积率变化，但没法彻底排除遮蔽的观点。

王挺贵研究小组利用广域红外巡天望远镜（WISE）的数据在10个类型转变AGN的中首次发现了显著的中红外对光学光变的响应，该响应无论从变化时标还是变化幅度都无法用遮蔽或消光来解释，只能归结于黑洞的吸积的量发生了变化。由于黑洞吸积物质发出的高能辐射加热外围的尘埃环后，会在红外波段再辐射出来，因此黑洞外围的尘埃辐射会滞后响应黑洞吸积的变化。正是基于这种思想，王挺贵小组同时观测到了来自于吸积盘的变化，以及外围尘埃环对于该变化的响应，进而排除了遮蔽的观点。

该工作对于黑洞吸积物理有重要启示作用，同时对于研究尘埃环尺度和结构有重要意义。正确诊断类型转变AGN的机制有助于天文学家追踪气体和尘埃掉入黑洞，有助于进一步研究黑洞和星系的共同演化。