近日，中国科学院上海天文台早期宇宙与高红移星系团组和中山大学光学红外观测团组，通过对Zwicky Transient Facility（ZTF）的多期图像进行叠加，显著提升了活动星系核（AGN）长期光变曲线的质量。该方法增强了观测数据的信噪比，成功对因信号微弱而难以研究的AGN实现了光变曲线的高质量重构，清晰揭示了其长期光变与颜色演化行为，为深入理解AGN中心引擎的物理过程与吸积动力学提供了关键数据支撑。

该研究由中国科学院上海天文台郑振亚团队和中山大学马斌团队主导，相关成果近期在《天体物理学报增刊系列》（The Astrophysical Journal Supplement Series）上发表题为“Optimizing Long-term Variability of Active Galactic Nucleus Light Curves. I. A Case Study with ZTF Observations in the EGS Field”的研究论文。

光变是AGN的核心观测特征，对其光变曲线的分析是探究中心超大质量黑洞吸积物理过程的关键诊断工具。然而，对于本征光度较低的 AGN和高红移的AGN，单次观测的图像深度不足，导致其光变曲线存在较大的测光误差、采样稀疏甚至无法有效探测等问题，极大地限制了对这类天体的研究。

针对这一观测瓶颈，研究团队提出了一种创新性的数据处理方案。该方法的核心在于，不是对已有的光变曲线数据进行后处理，而是“向前”回溯到原始图像，根据观测时间序列将多张单次曝光图像“分箱”并叠加（图1）。即将多次短曝光深度整合，最终使图像探测极限提升约2.0至2.5个星等。该策略虽以牺牲短时标光变信息为代价，却有效保留了天体在数月乃至数年尺度上的长期演化特征，因而特别适用于研究AGN的长期光变行为。

图1.数据处理流程

为验证方法性能，研究团队将此方法应用于ZTF对Extended Groth Strip（EGS）场的观测数据（图2），为73个AGN构建了高质量的光变曲线。与传统ZTF光变曲线相比，新方法的改进主要体现在：(1) 对于光变显著的AGN，新方法在保持原有长期变化趋势的同时，显著提高了测光精度；(2) 对于信号微弱、在传统数据中光变特征模糊的AGN，新方法通过抑制噪声干扰，清晰呈现出原本被掩盖的光变细节；(3) 而对于亮度接近甚至低于单次曝光探测极限的AGN，新方法则成功提取了其有效的光变信号，从而将可用研究样本扩展至以往难以覆盖的暗弱天体范围（图3）。

基于此，研究团队分析了样本的颜色演化，发现 73 个 AGN 中 56 个（77%）表现出显著的“越亮越蓝”趋势，支持吸积盘内区热涨落是驱动其长期光变的主要物理机制。

图2.ZTF与EGS场重叠范围示意图。左图：三个ZTF CCD象限对EGS场的覆盖情况及各波段观测次数统计（2018-2024年）。右图：选定CCD象限（蓝色区域）与EGS场的重叠范围（红框区域，约10.2’×37.5’），黄色"×"标记为该研究提取的73个AGN样本。

图3.叠加方法与传统ZTF光变曲线对比，凸显新方法在三类典型情况下的性能优势。

论文通讯作者、上海天文台研究员郑振亚表示：“在超大质量黑洞及双黑洞系统的光学光变研究中，光变曲线的质量是获取可靠物理信息的主要限制因素。我们通过融合多期短曝光图像，显著提升了探测深度与信噪比。这使我们能够系统性地获取此前难以探测的低光度AGN的高质量光变数据，从而为研究其中心黑洞的吸积过程与长期演化提供可靠的数据基础。”

论文通讯作者、中山大学马斌副教授进一步表示：“接下来，我们将开发更自动化的数据处理流程，将该方法推广至ZTF的其他天区，系统构建一批低光度AGN的高精度光学光变曲线，为理解早期宇宙中黑洞的生长与演化提供关键数据支撑。该技术框架具备良好的可扩展性，未来也可为处理中国空间站巡天望远镜（CSST）多通道成像仪（MCI）的超深场观测数据提供方法参考，助力提升CSST-MCI超深场在时域天文学中的科学价值。”

论文第一作者为中山大学与上海天文台联合培养的博士生林家琪，通讯作者为中国科学院上海天文台研究员郑振亚和中山大学马斌副教授。该工作得到了科技部重点研发专项、中智天文合作项目、中国空间站项目等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.3847/1538-4365/ae1a88

科学联系人：

林家琪，中山大学，linjq63@mail2.sysu.edu.cn

郑振亚，中国科学院上海天文台，zhengzy@shao.ac.cn

马斌，中山大学，mabin3@mail.sysu.edu.cn