由吸积到外流：活动星系核反馈的多尺度研究

Feedback from active galactic nuclei (AGN) is a complex physical process that has a great impact on various astrophysical systems, ranging in scales from a few dozen Schwarzschild radii to several hundred kiloparsecs. Therefore, caution must be given to the continuous evolution of the surrounding environment when studying the feedback mechanism. This project aims to find the multi-scale inter-connection of AGN feedback between supermassive black hole accretion (within Bondi radius), galaxy growth (～10kpc), as well as galaxy cluster evolution (～1Mpc). While these problems are each a distinct field of study, investigation across the three length scales depend on each other as boundary inputs, and together they can help us better comprehend the role AGN feedback plays in the course of our universe.

活动星系核反馈的作用机理非常复杂，影响范围十分广泛，涵盖从几十个Schwarzschild半径到几百个kpc的众多尺度。因此，在研究其影响机理的同时，必须同时考虑周边环境的不断演化。本项目的多尺度研究旨在建立活动星系核反馈在黑洞吸积（Bondi半径内）、星系增长（～10kpc）、以及星系团演化（～1Mpc）之间的联系，运用三维的辐射-流体力学软件进行核反馈的模拟研究，结合动量反馈与辐射反馈，综合考量核反馈在吸积、星系、星系团等多尺度上的联系及作用。三个尺度上的研究既可以分别实现、又互为边界条件，有助于更加全面地认识核反馈在宇宙演化进程中所扮演的角色。

从黑洞周边到星系团外边界，黑洞吸积进程中所释放的巨大能量对于周围的环境都有着巨大的影响。本项目运用多尺度的数值模拟探究星系核反馈对于星系增长的促进/抑制作用。通过对活动星系核驱动的多相外向流的模拟，本项目研究发现（1）椭圆星系和星系团中的外向流可以由一个特征的“质量负载因子”（外向质量流与黑洞吸积率之比）来描述，比值在200-500之间。此类外向流成分可以保持星系团内高能离子气体的热力学稳定，抑制冷却流和中心星爆形成。（2）外向流中温度低于一千万开尔文的成分在一千万年内因辐射冷却作用形成冷气体团块，与巨椭圆星系NGC1275中的恒星形成区域形态类似，说明活动星系核反馈可以延缓，但同时无可避免地导致星系外围的恒星形成。这些研究共同证实活动星系核反馈作用驱动的多项外向流不仅能够控制热离子气体的热力学稳定性，也能够控制这些宇宙中最大的星系中零散的恒星形成过程，为将来对于星系核周环境中黑洞反馈作用，尤其是反馈初始条件的研究提供了独特的见解。