近日，中国科学院上海天文台科研人员许春提出了一种新的吸积盘和喷流形成理论，将活动星系核（AGN）、X-射线双星（XRB）和年轻恒星天体（YSO）的喷流形成机制统一在一个湍流径移主导吸积流（turbulent ADAF）为基础的模型下。该研究成果在线发表在《皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。

喷流是极其壮观的天文现象，在活动星系核、X-射线双星、年轻恒星天体还有一些其它天体中均有发现。目前针对不同天体有不同喷流形成理论，包括Blandford-Znajek机制，Blandford-Payne和X-wind 为代表的磁离心机制。新提出的湍流径移主导吸积流理论，能将不同天体的喷流形成统一于一个不依赖于磁场的纯流体力学框架之中。

喷流形成的统一模型

假设释放的引力势能可以暂存于湍流中，吸积盘在中心物体附近可以变成湍流径移主导吸积流，类似Narayan-Yi的径移主导吸积流但密度更大并且还是光学厚的，盘中心形成漏斗状结构便于喷流逃逸。湍流ADAF不需要经典ADAF双温等离子体的假设，可以适用于不同天体的吸积流。

加速机制是喷流模型需要解决的另一个核心问题。按照标准厚盘理论，吸积盘厚度与等势压相关，而等势压可以用湍流压强换算。新理论中定义了一个η参数，表示吸积盘内湍流能量与当地开普勒能量之比，0≤η<1。喷流能量来源于三个部分：一是标准薄盘的开普勒旋转能量E_K；二是偏离开普勒速度的随机湍流团块速度，平均能量ηE_K；三是厚盘中间与外边缘压强差引起的加速能量，大小也是ηE_K。因此接近中心物体附件处会有部分湍流团块被加速到(1+2η)E_K。只要η>0.5，这部分湍流团块总能量就会大于0而能够通过漏斗状结构喷出形成喷流。通过湍流厚盘形成的漏斗状结构和湍流团块加速两种机制组合就能够形成喷流。这个模型不依赖于中心物体是黑洞还是恒星，只依赖于吸积盘本身，对AGN、XRB、YSO等存在喷流的不同天体都适用。

这个模型对喷流有一些基本的定性预测：（1）内部厚盘（即η>0.5）是喷流形成的基本条件；（2）喷流起始于吸积厚盘最内侧与中心物体相邻处；（3）湍流ADAF厚盘同时也是光学厚的；（4）喷流是大量高速小团块形成的集体效应；（5）喷流物质直接来自吸积盘，是普通重子物质。

不同天体目标的观测对照

活动星系核M87与这个模型预言的喷流定性上一致，喷流来自吸积盘最内层的黑洞附近，并且喷流呈现边缘增亮结构与模型一致。年轻恒星天体 HH211的多层CO和SiO喷流与吸积盘垂直，并且经分析喷流来自吸积盘最内层，定性上与模型也是一致。对于X-射线双星，观测发现喷流现象都发生在对应厚盘的低硬态，而不是在对应薄盘的高软态，与模型一致。从活动星系核黑洞到X-射线双星的黑洞或中子星到年轻的普通恒星，天体环境、温度千差万别，中心天体质量更是差别数百万倍，但是它们的喷流现象与模型预测定性上都是一致的。

由于湍流的复杂性，该模型目前还处于半定量状态，还无法准确预测喷流强度、能谱等可观测参量。未来工作主要需要在两方面开展，一是全面细致的理论分析和计算机模拟；二是对一些具体源开展多波段全面观测或对现有数据重新分析并与模型比对。

模型的推广

提出的喷流模型，特别是湍流ADAF模型，在X-射线双星系统和活动星系核中有很大的应用。这个模型既能解释黑洞X-射线双星的暴发现象，光谱指数律形成原理，也能解释著名天体如GX 339-4硬态的内盘截断争议和X-射线双星 Her X-1的35天周期来源。它还能解释变脸活动星系形成原理和活动星系核的分类现象。特别是，喷流形成、湍流ADAF大小、X-双星暴发、活动星系核变脸、分类这些现象，都由无量纲参数η和它的变化决定。模型推广的相关预印本已放在arXiv平台上。

arxiv.2603.10311：A variable ADAF disk model for X-ray binary systems

arxiv.2603.28666：Variable ADAF disk as the origin of Changing-Look AGN

该研究工作得到了中国载人空间站项目的支持。

论文链接： https://doi.org/10.1093/mnras/stag1236

科学联系人：许春, chun.xuu@shao.ac.cn