在国家自然科学基金项目（批准号：11473025, 11573001, 11822301, 1177305, 11333003, 11761131016, 11673020, 11421303）的资助下，中国极地研究中心周宏岩研究员、中科院国家天文台袁为民研究员、中国科学技术大学王挺贵教授等多家团队联合组成的课题组在超大质量黑洞吸积物理研究中取得重要进展。研究成果以“Fast Adjacent Inflows as the Fuel of Supermassive Black Hole Accretion Disks in Quasars”（供给类星体超大质量黑洞吸积盘燃料的核区快速内流）为题，于2019年9月5日在线发表在Nature（《自然》）上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1510-y。
类星体是20世纪60年代的天文学四大发现之一，黑洞通过吸积周围气体释放引力能作为其发光能源的理论在发现之初即被提出。天文学家相信类星体中持续不断地有外来物质为吸积盘供给燃料，并且其中一部分会最终落入黑洞，但这一假设却一直未能得到观测验证。这是因为星系中黑洞吸积盘的视尺度实在太小，无法空间分辨，核区物质内流从未被观测到，成为黑洞吸积模型的一个长期悬而未决的问题。
类星体吸收线技术对视线方向上气体的探测非常敏感，若内流气体恰好经过视线方向则非常可能被探测到。氢和氦是宇宙中最为丰富的基础元素，对气体示踪非常有效而且可诊断气体的物理状态。该课题组系统发展了氢和氦吸收线技术，首先应用于类星体外流和寄主星系星际物质的研究取得系列成果，并通过搜寻超过10万条类星体光谱成功发现了8个纯粹红移的氢和氦宽吸收线类星体，在运动学上直接证实气体达到吸积盘。另外，该课题组利用更多元素的吸收线特征联合解算光致电离模型得到的气体相对于吸积盘的位置、气体密度、厚度和电离度等物理参数均符合吸积模型预期，满足类星体吸积盘发光所需燃料供给要求。
该工作在国际上首次成功观测到类星体核区为超大质量黑洞吸积盘提供吸积燃料的快速内流气体，完成了类星体黑洞吸积图像的重要一环，在理解核活动起源及其与星系的关系方面前进了一步，促进了完整的类星体演化理论模型的建立。
图1 类星体SDSS J103516.20+142200.6的氢和氦吸收线光谱
图2 类星体中心引擎的结构及观测内流气体的视线方向示意图