类星体PDS 456中超爱丁顿团块状气体外流的辐射流体动力学研究

《Publications of the Astronomical Society of Japan》：Clumpy-gas radiation hydrodynamics: Application to quasar PDS 456

本研究基于最新发展的团块状气体辐射流体动力学模型，探讨了活动星系核中超爱丁顿团块外流现象。通过构建稳态球对称风与离心辅助半球状外流模型，研究人员成功解释了类星体PDS 456中团块动力学特性。研究发现团块光学深度τc需小于5，且环境气体流速(0.3c–0.4c)高于团块速度(0.2c–0.3c)，这对理解超大质量黑洞反馈机制具有重要意义。

　　

基于最新发展的团块状气体辐射流体动力学(clumpy-gas radiation hydrodynamics)模型，本研究对活动星系核(active galactic nuclei)中的超爱丁顿(super-Eddington)团块外流现象进行了深入探讨。研究人员采用两种简化模型——稳态纯球对称风与离心辅助半球状外流，虽然模型结构简单，但成功揭示了类星体PDS 456中团块动力学特性的关键规律。

在团块-气体双组分流体中，作用于团块的辐射力效率显著低于环境气体，且随着光学深度增加而递减。针对爱丁顿参数Γ=1.6、团块速度u_∞达0.2c–0.3c的类星体PDS 456，研究计算出团块光学深度τ_c必须小于5。特别值得注意的是，当τ_c=1时，团块的发射位置介于7r_S(对应u_∞=0.3c)与16r_S(对应u_∞=0.2c)之间，其中r_S表示中心黑洞的史瓦西半径(Schwarzschild radius)。

研究还发现环境气体流速始终高于团块速度，达到0.3c–0.4c的量级。这一发现为理解超大质量黑洞的反馈机制提供了重要线索，表明辐射力对多相介质的差异化作用可能是驱动星系尺度外流的关键物理过程。