近日，中国科学院云南天文台南方基地博士后李莎莎、封海成博士及合作者在活动星系核宽线区动力学演化研究方面取得新进展。该研究利用丽江天文观测站2.4米望远镜对变脸活动星系核NGC 4151进行长达7个月的反响映射观测，观测结果表明其宽线区气体云动力学状态正在发生转变。相关论文于8月31日在国际天文学期刊《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上发表。论文链接：点击这里。

速度展宽超过1000公里每秒的宽发射线是活动星系核独一无二的特征，产生这种宽发射线的位置被称为宽线区。一般认为宽线区由不连续的气体云组成，这些气体云距离中心超大质量黑洞非常近，在黑洞强大的引力束缚下高速运动，从而产生宽发射线。因此，研究宽线区的动力学性质对测量中心黑洞质量和认识活动星系核内部物理过程有重要意义。

反响映射技术是目前测量活动星系核宽线区结构和动力学性质最有效的方法，该方法基于光致电离模型巧妙地将空间分辨率转换成时间分辨率，通过连续几个月的光谱监测即可精确测量宽线区的大小。高质量的反响映射观测数据可以进一步提供不同速度气体云的尺度，从而帮助我们反演出整个宽线区的动力学性质，这种方法被称为速度分解的反响映射技术。迄今为止，仅有30多个活动星系核有过宽线区动力学测量报道，其中大多数仅有一次测量结果。单次测量极大地限制了我们对宽线区动力学的演化过程的研究，特别是吸积盘强大辐射压力变化对它的影响。

NGC 4151是最早发现的6个赛弗特星系中的一个，也是地面看到最亮的活动星系核之一，在过去30多年有过两次速度分解的反响映射观测结果。李莎莎等人通过收集它的历史光变曲线发现其光变非常剧烈（图1），表明这个源是研究宽线区动力学演化的理想目标。经过7个月的观测和仔细分析观测数据，研究人员成功获得多条发射线的反响映射观测结果。结果表明NGC 4151中心的黑洞质量大约为4千万倍太阳质量，与其他方法测量结果几乎一致。它宽线区存在电离分层现象，动力学状态包含维里化和内流两种成分（图2），表明宽线区气体云正绕黑洞旋转下落。结合历史测量结果发现这个源的宽线区正由维里运动向内流转变，这为宽线区动力学演化提供了重要证据。其中值得注意的一点是这个源正处于历史第二剧烈的爆发阶段（图1），其光度正发生剧烈变化，因此，研究人员猜测宽线区动力学状态的变化可能与辐射压力的改变有关。他们计划在未来继续对NGC 4151进行反响映射监测，以期获得宽线区动力学性质与辐射压力更详细的关系。

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家自然科学基金和中国科学院天文学联合基金、中国载人航天工程巡天空间望远镜专项科学研究经费支持。国家天文科学数据中心为天文观测设备和研究计划提供数据与技术服务。

图1：NGC 4151的长期光变曲线

图2：NGC 4151速度分解的反响映射测量结果