M31星系核区的多波段研究

Understanding the interaction and coevolutaion between super-massive black holes (SMBHs) and host galaxies is one of the central issues in contemporary astrophysics. The Andromeda galaxy (M31), which harbors the closest, optically accessible galactic nucleus, provides a unique laboratory for studying the interaction between the central SMBH and its immediate environment. Based on multi-wavelength observations of high resolution and high sensitivity, including optical imaging and integral-field spectroscopy, infrared and millimeter spectra, radio continuum and X-ray imaging spectroscopy, we will conduct a systematic study of the multi-phase interstellar medium in the nuclear region of M31, aiming to solve the long-standing puzzles such as the ionization mechanism and formation mechanism of the so-called nuclear spiral, to explore the feedback from the SMBH at quiescence, and to improve our physical picture for this unique nuclear environment and galactic nuclei in general.

星系中心超大质量黑洞与其宿主星系的共同演化，是天体物理研究的重要前沿课题之一。作为距离最近、光学波段可见的河外星系核区，M31核区是研究中心黑洞与其直接环境相互作用的一个独特平台。本项目将基于研究团队在近年来系统获取的第一手观测资料，结合光学二维光谱和高分辨率图像、红外与毫米波光谱、射电干涉阵连续谱以及X射线高分辨率二维光谱，深入研究M31核区中星际介质的基本物理参数与重要物理过程，力图对所谓核旋涡的电离与激发机制、形成机制等长期悬而未决的问题提供答案，探索中心黑洞在吸积不活跃状态下对环境的能量反馈机制，并完善核区中星际介质、星族与中心黑洞相互作用的综合物理图像。

星系中心超大质量黑洞与其宿主星系的共同演化，是天体物理研究的重要前沿课题之一。 作为距离最近的河外星系核区，M31核区是研究中心黑洞与其直接环境相互作用的一个独特平台。本项目基于研究团队在近年来系统获取的第一手多波段观测资料，研究了M31核区中多相星际介质的观测特征与主要物理参数，主要结果包括：(1) 对M31核区的CO(3-2)谱线的首次扫描探测，发现CO(3-2)/CO(1-0)线强比接近1，但显著高于盘区的线强比，揭示了核区分子气体具有较高的运动学温度，可能与核区较强的星际激波；(2) 对M31核区[C II]和[O I]远红外谱线的首次扫描探测，并结合M31盘上的相关观测分析了[C II]/CO(3-2)流量比随星系半径的分布，发现中心比值较高，表明核区的气体密度较低，以及辐射场较强；(3) 在与M31核区具有高度互补特性的M81核区中，利用X射线光谱和二维积分视场光学光谱发现了中心黑洞驱动外流的有力证据。这些工作探索了中心黑洞在吸积不活跃状态下对环境的反馈机制，丰富了核区中星际介质、星族与中心黑洞相互作用的综合物理图像。