宇宙中大多數正常星系的中央存在著一個超大質量黑洞。黑洞强大的引力吸引周圍的介質下落，逐漸形成一個被稱為吸積盤的薄盤狀流體結構。介質在流入黑洞的過程中釋放引力勢能，部分轉化為內能、動能和電磁波輻射。當黑洞吸積物質的速率低於某個臨界值時，溫度較低的吸積盤會被一個稱為熱吸積流的流體結構取代。熱吸積流的溫度可高達數十億度，但同時密度較低，很難有效產生輻射，在此條件下的黑洞表現為一個低光度的星系核，我們銀河系中心的黑洞就是一個典型的例子。
近年來的理論與數值模擬研究表明，進入熱吸積流的介質並非全部流入黑洞，其中大部分反而會在接近黑洞的旅程中逐漸改變運動方向，直至形成一個高速的雙極外流並最終脫離黑洞的引力約束。這一被稱為熱吸積流風的外流不僅是黑洞吸積過程的基本要素，也被認為是超大質量黑洞影響宿主星系演化的重要機制之一。然而，儘管熱吸積流風的存在性與重要性在前沿的理論研究中得到了廣泛支持，迄今仍缺乏對其的直接觀測證據。
南京大學天文與空間科學學院李志遠、施方正與中科院上海天文臺袁峰課題組緊密合作，通過分析錢德拉X射線衛星對一個名為M81*的典型低光度星系核所拍得的高解析度X射線光譜，證認出了由溫度高達1.3億度的熱电浆所產生的類氫鐵離子的萊曼阿爾法發射線。該發射線呈現出相對於靜止系波長紅藍移的准對稱雙峰結構，對應的視向速度約達百分之一光速，很可能起源於高溫高速的雙極外流。
（圖a為黑洞周圍熱吸積流產生風（淺藍色區域）的示意圖；圖b/c展示了磁流體類比得到的風的溫度與密度分佈圖；圖d表明M81*的X射線光譜與磁流體類比預言的光譜相吻合。）
研究團隊進一步利用磁流體數值模擬構建了M81*熱吸積流及其驅動的風，並發現模型風的X射線光譜與觀測到的鐵離子發射線特徵高度符合。模型風所攜帶的動量與機械能足以影響黑洞周圍的星際環境，表明熱吸積流風確實是超大質量黑洞在低吸積率條件下對宿主星系進行能量迴響的重要載體。
該項研究成果以“An Energetic Hot Wind from the Low-luminosity Active Galactic Nucleus M81*”為題在最新一期Nature Astronomy上發表。博士生施方正為該論文第一作者，李志遠教授和袁峰研究員為共同通訊作者。該工作得到了科技部重點研發計畫與國家自然科學基金的資助。
論文連結：
https://www.nature.com/articles/s41550-021-01394-0
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