近日，中国科学院上海天文台洪晓瑜研究员领导的团队在近邻射电星系3C 84的活动星系核环境研究中取得进展。研究团队利用甚长基线阵列（VLBA）在15 GHz和43 GHz积累的长时标高分辨率观测资料，追踪了3C 84中心黑洞附近极为暗弱的反向喷流，发现这束反向喷流正穿过黑洞周围致密、不均匀的电离气体。相关成果以“Probing a Clumpy Circumnuclear Absorber via the Parsec-scale Counterjet in 3C 84”为题发表于国际天文学术期刊The Astrophysical Journal。

艺术效果图：3C 84中心黑洞周围的团块状电离气体遮挡北向反向喷流；南向喷流更明亮，北向反向喷流可作为探测核周吸收介质的背景光源。

3C 84位于英仙座星系团中心，距离地球约2.3亿光年，其中心有一个质量相当于10亿个太阳的超大质量黑洞。黑洞周围物质在剧烈引力作用下形成旋转的吸积盘，并向相反方向喷射出接近光速的等离子体流——一束朝向我们（南向），明亮而复杂；另一束背离我们（北向），非常暗弱。洪晓瑜研究员表示，反向喷流就像一束从核区背后照来的光，当它穿过黑洞周围的气体时，沿途气体的密度和分布会在射电数据中留下印记。这项工作把3C 84暗弱的反向喷流从“难以探测的观测对象”变成了探测黑洞近旁气体的背景光源，使我们能够在亚秒差距尺度上看到核周吸收介质的团块性和随时间变化的结构。

3C 84中心秒差距尺度喷流的VLBA射电图像。左图为43 GHz观测，右图为15 GHz观测。南侧C2、C3为较明亮的朝向喷流，北侧N1、N2为暗弱反向喷流。蓝色圆圈标出研究团队用于运动学和谱指数分析的模型成分。图片来源：Liu et al. 2026, ApJ 图1。

把暗弱反向喷流用作核区气体的探针

研究团队系统分析了2009年至2024年间的VLBA观测数据，其中包括15 GHz的43个历元和43 GHz的129个历元，并在43 GHz数据中对91个可靠历元进行了反向喷流成分的运动学追踪。刘传增指出：“高动态范围图像显示，核心北侧约1.5毫角秒处存在一个持续的发射空隙，这一空隙不是观测灵敏度不足导致的，更自然的解释是反向喷流被环绕中心黑洞的尘埃环中的电离气体强烈吸收。”

进一步的双频谱指数分析给出了关键证据。南向喷流热点C3在15-43 GHz之间始终保持光学薄的同步辐射谱，而北向反向喷流成分N1和N2却呈现明显倒置的射电谱。这种强烈的频率依赖性不是由几何投影或多普勒效应造成的，而恰恰表征了反向喷流前方存在自由-自由吸收屏。研究团队估算，15 GHz处的自由-自由吸收光深在N1中由约3.0下降到约1.9，在N2中由约3.7下降到约2.4；对应的发射量约为10⁹ pc cm^-6，在合理的吸收路径长度下，电子数密度达到10⁴-10⁵ cm^-3，符合AGN的典型数值。

3C 84在2014年7月准同时15/43 GHz观测得到的谱指数图。反向喷流一侧呈现明显倒置谱，是外部自由-自由吸收的重要证据。图片来源：Liu et al. 2026, ApJ 论文图5。

黑洞周围的吸收气体不是平滑薄雾

如果遮挡气体是平滑、轴对称的结构，N1和N2在相近距离尺度上应当呈现相似的吸收特征。然而观测结果并非如此。N1的谱从强烈倒置逐渐转为中等倒置，并伴随43 GHz亮度快速上升；N2则整体吸收更强，亮度增强也更晚、更弱。这说明反向喷流遇到的不是一层均匀气体，而是一个在喷流方向和垂直喷流方向上都不均匀的吸收体。这一观测现象提示黑洞周围的尘埃环或其驱动的外流呈团块状或丝状分布结构。

反向喷流成分N1、N2在15 GHz和43 GHz的流量密度随时间演化。N1的快速增亮与吸收光深降低相联系，N2则显示更晚、更弱的增亮过程。图片来源：Liu et al. 2026, ApJ 论文图4。

这项研究还利用南向喷流C3和北向反向喷流N1、N2的自行测量，给出了3C 84秒差距尺度喷流的几何约束。在假定双向喷流本征对称的条件下，喷流视线夹角约为20度，射电亮斑的图样速度约为0.45-0.52倍光速。需要强调的是，这一速度描述的是可追踪射电结构的运动，而不一定等同于喷流等离子体本身的整体流速。研究还发现反向喷流横向位置可能存在7-11年的缓慢调制，但当前时间跨度只覆盖约1.5个周期，因此目前把它视为候选信号，而不是已确认的周期性时钟。

北向反向喷流成分N1、N2在43 GHz下的二维投影运动轨迹。该图用于说明反向喷流成分如何沿不同视线穿过核周吸收介质，并且呈现出周期性调制。图片来源：Liu et al. 2026, ApJ 图8。

总体来看，3C 84的反向喷流不只是明亮南向喷流的暗弱对应物。由于它必须穿过黑洞附近的吸收介质才能被观测到，它反而让我们能更清楚地看到喷流如何在亚秒差距尺度上穿过致密气体、如何被周围介质准直，以及活动星系核遮挡结构是否平滑。安涛表示：“这一结果表明，长期、多频、高动态范围VLBI监测能够让反向喷流成为活动星系核核周气体的“动态断层扫描”探针，也使3C 84成为研究喷流与黑洞近旁团块状气体相互作用的近邻标杆源。”

论文第一作者为上海科技大学和上海天文台在读博士研究生刘传增，导师是洪晓瑜研究员和安涛教授。该研究得到中国SKA科学专项（2022SKA0120102）、上海市东方英才计划等支持，并使用了中国SKA区域中心原型系统资源，以及MOJAVE项目和VLBA-BU Blazar Monitoring Program公开数据。

论文链接： https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae624a

科学联系人：

刘传增 liuchuanzeng@shao.ac.cn

洪晓瑜 xhong@shao.ac.cn

安  涛 antao@shao.ac.cn