类星体是宇宙中最明亮的“灯塔”之一，其能量来自中心超大质量黑洞吞噬气体所释放的巨大能量。尽管它们的亮度极高，可以照亮数百亿光年的距离，但其极端遥远的位置让天文学家一直难以看清黑洞周围最核心区域的细节。如今，天文学家首次在红移 4 的类星体上直接分辨出内部结构——此时宇宙诞生还不到 15 亿年——为研究早期宇宙中黑洞的生长开辟了一扇新的窗口。
这一突破得益于甚大望远镜干涉阵（VLTI）上全新升级的自适应光学系统，该系统由马克斯·普朗克地外物理研究所（MPE）和 GRAVITY+ 联合团队研制，并改进自 ERIS 仪器的技术，使天文学家能够以前所未有的清晰度和灵敏度观测遥远的宇宙。借助这一能力，研究团队将目标锁定在目前已知最明亮的红移 4 类星体（距离超过 120 亿光年），并首次直接分辨出其“宽发射线区”（BLR）——围绕黑洞高速运动的气体区域。通过结合 GRAVITY+ 的干涉数据和 ERIS 的光谱观测，团队建立了气体运动的精细模型，结果发现尽管该类星体亮度极高，但其中心黑洞质量仅约 8 亿个太阳质量，比传统方法估算的数值小近十倍。
更令人惊讶的是，观测结果显示 BLR 中的大部分气体并非绕黑洞旋转，而是以高达每秒 1 万公里的速度向外喷射。北京大学科维理天文与天体物理研究所（KIAA）所长何子山教授（论文合作者）表示：“宽发射线区的外流长期以来只能通过发射线轮廓的形状间接推断。令人瞩目的是，我们这一次首次在外流的起源处直接分辨出其结构。这为理解黑洞吸积如何驱动反馈、并进而塑造早期宇宙星系的生长，开辟了一条新途径。”
为了解释这些复杂的干涉信号，北京大学 KIAA 的上官晋沂教授（论文通讯作者之一）建立了新的外流 BLR 模型，在解析气体动力学方面发挥了关键作用。上官晋沂教授表示：“我们利用这个极端类星体来检验我们的外流 BLR 模型。正确地考虑 BLR 外流对于理解活动星系核的普遍物理规律至关重要，尤其是在 2026 年 GRAVITY+ 启用后将获得的大规模样本观测中。本研究也是我们马克斯·普朗克伙伴小组的一个良好开端，我们期待未来不断拓展干涉观测的极限。”
在本项研究中，上官晋沂教授深入参与了数据分析并建立了新的 BLR 模型，何子山教授和李阮存博士则在类星体及其气体性质的物理解释方面作出了重要贡献。依托 KIAA 在类星体研究上的长期积累，这一合作为未来与 MPE 和 GRAVITY 团队的深入协作奠定了坚实基础。
论文信息：
Spatially resolved broad line region in a quasar at z=4 – Dynamical black hole mass and prominent outflow
GRAVITY+ 合作组
链接：https://arxiv.org/abs/2509.13911
已投稿至《天文学与天体物理学》（A&A）
联系方式
上官晋沂（Jinyi Shangguan）
何子山（Luis C. Ho）
图片1
https://noirlab.edu/public/images/noirlab2427d/
这幅艺术示意图展示了一个正在快速吸积的黑洞，正在释放强大的气体外流。
版权：NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/M. Zamani
图2及说明
宽线区的最佳拟合模型，附有解释几何结构的示意图。我们以侧向视角观测该星系的宽线区。蓝色部分为朝向我们的显著外流；红色部分为反向外流，几乎完全被遮蔽而不可见。
版权：马克斯·普朗克地外物理研究所（MPE），GRAVITY+
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https://www.mpe.mpg.de/7990698/news20240129?c=255802
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GRAVITY自适应光学系统进展——新闻
