快科技3月7日消息，近期，國際著名天文專業期刊《天體物理雜誌》在線發表了中國科學院雲南天文臺對於超大質量黑洞的最新研究成果。

本次工作利用斯隆數字巡天光譜數據，研究了大樣本活動星系核黑洞維裏質量測量中的維裏係數、維裏係數與吸積率的關係，並用來研究韋伯太空望遠鏡科學目標：宇宙早期超大質量黑洞的種子黑洞模型、第一代類星體、超大質量黑洞與宿主星系協同演化等問題。

據介紹，反響映射是一種從時域上測量活動星系核黑洞質量的有效方法，其衍生次級方法得到了廣泛應用，如高紅移類星體和大樣本活動星系核超大質量黑洞研究。

這類測量的最大誤差來源是維裏係數，未知的維裏係數導致系統誤差多達300%甚至400%。

因此，精確測量中心黑洞質量對研究宇宙早期超大質量黑洞、超大質量黑洞與宿主星系協同演化有重要意義。

研究人員利用斯隆數字巡天第七次數據發佈（SDSS DR7），按照發射線不能有多個峯、在一個σ誤差範圍內、紅向移動量和線寬都大於零等條件，選出單獨有寬發射線Hβ或Hα的活動星系核各有9000多個，同時有Hβ和Hα的有8000多個。

由寬發射線的紅向移動量和線寬測量維裏係數f，超過96%的源f>1。

經過細緻的數據相關分析，發現樣本中的維裏係數與黑洞無量綱吸積率正相關，寬發射線的紅向移動主要是中心黑洞的引力紅移。

這是維裏係數與黑洞無量綱吸積率的關係圖。(a) Hβ：9185 AGNs，(b) Hα：9271 AGNs，(c) Hβ: 8169 AGNs (Hβ∩Hα)，(d) Hα: 8169 AGNs (Hβ∩Hα)。綠線：常用值f =1.0。紅線：最佳bisector擬合。藍線：95%的置信橢圓。Δf：擬合殘差。二階偏相關分析顯示正相關置信度>99.99%。

黑洞質量修正f後，樣本中的高吸積率活動星系核比例降低了大約100倍，只有0.3%，黑洞質量平均變大了一個數量級，愛丁頓比平均值降到了0.01。

修正f後，113個宇宙早期類星體（宇宙學紅移從~6到~8）從近愛丁頓吸積變成低吸積率源，黑洞質量變大1到2個數量級，平均值~1011太陽質量，愛丁頓比平均值也降到了0.01。

這些結果支持了宇宙早期超大質量黑洞的重種子黑洞模型，也使得解釋宇宙早期超大質量黑洞的形成和增長更具有挑戰性。

修正f前，在黑洞質量MBH和宿主星系核球恆星速度彌散圖上，150高吸積率活動星系核和類星體偏離了近鄰宇宙的MBH-關係，黑洞質量修正f後，大致符合一個小樣本近鄰高吸積率活動星系核修正f後的MBH-關係。

這些結果爲MBH-關係可能的紅移演化提供了線索。宇宙早期類星體可能偏離了近鄰宇宙的MBH-關係。

上圖包括62個活動星系核(實心圓點)，88個類星體(空心正方形)。黑色符號表示反響映射維裏質量MRM（f =1.0），彩色符號表示修正質量fMRM。下方4條綵線表示各種近鄰星系和活動星系核的MBH-關係，青線(dashed line)是近鄰亮活動星系核的MBH-關係（Caglar et al. 2020）。上方的青線（dashed-dotted line）是向上移動一個數量級的原青線(dashed line)。

這些新發現有助於更好地理解活動星系核中心區域的基本物理過程、第一代類星體的吸積狀態、宇宙早期超大質量黑洞的產生機制和演化路徑。

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