AGN 吸積盤
/ uh-KREE-shun /
如果石頭已經繞著井口轉,你就沒法讓它筆直落進井裡——它會一直轉下去。想落進黑洞的氣體也面臨同樣的問題:它幾乎總是帶著一些橫向運動,所以不會直接俯衝進去,而是穩定成一個扁平、旋轉的盤,緩慢地向內盤旋。這個旋轉的、由墜落氣體組成的「薄餅」就是吸積盤,也正是 AGN 真正發光的部分。
氣體向內盤旋時,摩擦和湍流讓相鄰的環彼此摩擦,劇烈升溫——內緣可達數十萬度,熱到能在紫外和軟 X 射線波段發光。這個盤的效率高得驚人:墜落的物質能把它靜止質量能量(E = mc^2)的百分之幾到百分之幾十轉化為光,遠超恆星中氫核融合只擠出的約 0.7%。要蓋過一整個星系,一個超大質量黑洞每年只需吞下約一個太陽質量的氣體。這個盤很小——對一個十億太陽質量的黑洞而言,直徑只有幾光日到幾光週——這也是 AGN 能如此迅速閃爍的原因。
吸積盤是 AGN 的爐膛,也是其餘一切的參照點:日冕懸在它正上方,寬線區在更外側繞行,噴流(若存在)從它最內緣發射出去。它的內邊界靠近「最內穩定圓軌道」,由黑洞的質量和自轉決定,因此解讀盤最熾熱的光,就能讓天文學家探測黑洞附近被扭曲的時空。真實的盤很凌亂,也尚未被完全理解——氣體究竟如何卸掉角動量才能墜落,仍是活躍的研究課題——但「向內盤旋、升溫、發光」這一基本圖景是牢靠的。
類星體那種藍白色的耀光,主要來自吸積盤熾熱的內區。最明亮的類星體輻射達 10^40 瓦甚至更高——然而通過測量它們的光變化有多快,天文學家推斷發光的盤只有幾光日之寬,比從太陽到最近恆星的距離還小。
一團發光的、由墜落氣體組成的漩渦——AGN 真正的光源。
盤發光並不是因為黑洞「被點亮」;黑洞本身什麼也不發。那光是氣體在盤旋墜落時升溫所釋放的重力能,與恆星質量黑洞周圍吸積盤的物理機制相同,只是規模大得多。