综述：驱动黑洞增长的因素：十年研究进展

这篇综述全面回顾了过去十年在超大质量黑洞（SMBH）增长机制领域的研究进展，重点探讨了气体吸积（从千秒差距到亚秒差距尺度）、宿主星系环境、早期宇宙黑洞快速增长及活动星系核（AGN）反馈等关键问题。文章通过多波段观测（如ALMA、VLTI、EHT和JWST）和数值模拟揭示了黑洞吸积盘的动态过程、分子环结构（torus）的演化，以及引力波探测（如LIGO）对双黑洞并合研究的贡献。特别强调了AGN统一模型的更新（如极向尘埃风的存在）和瞬变现象（如潮汐瓦解事件TDEs）对理解黑洞生长的意义。

　　

气体从千秒差距到亚秒差距尺度如何吸积到黑洞上？

黑洞生长的核心挑战是解决气体角动量问题。星系盘中的气体需跨越9个数量级的尺度差异（从kpc级的宿主星系到10^-2 pc级的吸积盘），通过引力转矩（如棒旋结构的x1/x2轨道）和共振机制（如内林德布拉德共振ILR）逐步损失角动量。ALMA的高分辨率观测揭示了核区螺旋和分子环（如NGC 613）的动力学解耦现象，证实了次级棒结构对气体向内输送的作用。而VLTI-GRAVITY对NGC 1068的观测则显示，尘埃分布呈现极向锥形几何，挑战了传统环模型的单一平面假设。

恒星吸积对黑洞增长的贡献

潮汐瓦解事件（TDEs）为贫气体星系中的黑洞提供了间歇性能量来源。当恒星闯入黑洞潮汐半径（R_T ≈ r(M_BH/M)^1/3），其物质被撕碎并形成短暂（约1年）的X射线/光学耀斑。ZTF和ASAS-SN等时域巡天发现，TDEs多发生于后星暴星系，其光变曲线符合-5/3幂律衰减，且宽发射线宽度（～10⁴ km/s）暗示了电子散射过程。值得注意的是，希尔兹极限（M_BH ? 10⁸ M_⊙）以上的黑洞会直接吞噬恒星而不产生辐射。

吸积盘的物理机制

吸积盘状态强烈依赖于爱丁顿比率（λ_Edd = L/L_Edd）。标准薄盘模型适用于高吸积率（λ_Edd ≈ 0.01–1），而低吸积率（λ_Edd < 0.01）下会形成几何厚度大的径移主导吸积流（RIAF）。3D磁流体力学模拟表明，磁压可稳定厚盘结构（如窄线赛弗特1型星系NLS1s），而超爱丁顿吸积（λ_Edd > 1）会产生盘风，将辐射效率压制至～1%。事件视界望远镜（EHT）对M87^*的观测直接验证了黑洞自旋对喷流启动的影响（通过布兰德福德-兹纳杰克机制）。

宿主星系与黑洞生长的关联

“隐藏的AGN主序”理论指出，虽然瞬时AGN光度与恒星形成率（SFR）无明显相关性，但平均吸积率（?λ_sBHAR?）随星系质量增加。eROSITA全巡天数据显示，康普顿厚AGN（N_H ? 10²⁴ cm^-2）占比达30–50%，印证了早期宇宙中 obscured AGN 的主导地位。JWST对高红移（z ≈ 8–10）候选AGN的探测揭示了其SMBH质量可能超过宿主星系预期值，暗示了早期存在超爱丁顿吸积阶段。

未来展望

下一代设施（如LSST、爱因斯坦探针）将通过更高灵敏度监测AGN变源，而LISA将直接探测中等质量黑洞并合事件。多尺度数值模拟（如ROMULUS系列）正将星系演化与亚pc级吸积物理相结合，以揭示反馈机制（如喷流、外流）如何调控黑洞与宿主的共同演化。