超大质量黑洞与吸积

超大质量黑洞通过吸入周围气体为活动星系核提供能量，这些气体形成炽热的吸积盘，辐射出巨大的能量。

Definition

超大质量黑洞是位于星系中心、质量达数百万至数十亿太阳质量的黑洞；吸积是指气体流入并在其周围形成炽热、明亮的盘，释放引力能作为辐射，从而驱动活动星系核。

Scope

本主题涵盖了星系中心存在超大质量黑洞的证据、吸积盘的物理学以及引力能转化为辐射的过程、爱丁顿光度极限，以及吸积的特征光谱特征，例如“大蓝包”（big blue bump）和X射线发射。

Core questions

• 有哪些证据表明星系中心存在超大质量黑洞？
• 吸积盘如何将引力能转化为辐射？
• 是什么决定了吸积黑洞所能维持的最大光度？
• 哪些光谱特征揭示了超大质量黑洞周围的吸积？

Key theories

标准吸积盘

沙库拉和苏尼亚耶夫发展了几何薄、光学厚的吸积盘模型，其中粘性传输角动量并加热气体，辐射出特征性的多温度光谱。

活动星系核的黑洞引擎

里斯综合论证了吸积到大质量黑洞上是唯一能够产生活动星系核紧凑、高能和可变输出的机制。

爱丁顿极限

吸积光度产生的辐射压阻碍了气体流入，设定了一个与黑洞质量成比例的特征最大光度，从而限制了黑洞的生长速度。

Clinical relevance

超大质量黑洞的吸积是已知最有效的能量释放过程之一，是所有活动星系核的基础，并将黑洞的生长与其宿主星系以及照亮遥远宇宙的辐射联系起来。

History

在类星体揭示了来自微小区域的巨大光度之后，林登-贝尔（Lynden-Bell）等人指出吸积黑洞是其能量来源，1973年的沙库拉-苏尼亚耶夫（Shakura-Sunyaev）盘模型对吸积进行了定量描述。里斯（Rees）1984年的综述巩固了黑洞范式，随后的跨光谱观测证实了这一点。

Key figures

• Nikolai Shakura
• Rashid Sunyaev
• Martin Rees
• Donald Lynden-Bell

Seminal works

• shakura1973
• rees1984
• peterson1997

Frequently asked questions

如果光无法逃离黑洞，黑洞怎么会如此明亮？

光并非来自黑洞内部，而是来自围绕黑洞螺旋式下落的气体吸积盘。在气体穿过事件视界之前，摩擦将其加热到极高温度，使得黑洞周围区域发出耀眼的光芒。

超大质量黑洞有多大质量？

它们的质量范围约为太阳质量的数百万到数十亿倍。质量最大的位于巨型星系的中心，而质量较小的黑洞，例如银河系中的黑洞，则处于该范围的低端。