黑洞活动与寄主星系相互作用

It has been realized that activities of supermassive black holes located in centers of galaxies are playing a key role in galaxy formation and evolution, jointly controlled by the secular evolution and galaxy mergers, in particular minor mergers of galaxies. In the present proposal, we will focus on interaction between SMBH acivities and host galaxies. The following subjects will be involved: 1) observational properties of ANGs and related theories; 2) accretion onto black holes; 3) feedback of AGN outflows on star formation of host galaxies and its cosmological evolution; 4) fueling onto accretion disks and its operating mechanisms and 5) dynamics of binary cores in dual AGNs. Formation of broad and narrow line regions will be extensively studied as well as the relation with SMBH accretion. Star formation is transferring angular momentum outward through supernova explosion and playing a key role in fueling to SMBHs. We will focus on the growth of low mass SMBHs after they grow up from seed black holes. Dynamics of merging binary cores at kpc scales will be observationally studied for triggering activities of SMBHs. It is believed that SMBH and galaxy are a self-consistent system in cosmological timesacles jointly controlled by minor mergers. The present project will conduct a research on understanding of global picture of evolution of galaxies and SMBHs.

在星系形成和演化过程中，人们已经认识到星系核心的黑洞活动对其寄主星系起到十分关键的作用，同时星系的长期演化和并合，特别是小并合对黑洞活动触发可能是 主导因素。本项目将集中研究黑洞活动与寄主星系之间的相互作用过程。涉及以下研究方向：1）活动星系核观测性质和理论、2）黑洞吸积过程、3）黑洞活动对星系恒星形成的反馈、4）黑洞吸积原料供应与其宇宙学演化和5）星系并合动力学。我们将研究黑洞周围的辐射线区域的物理过程：宽/窄发射线区域的形成与黑洞吸积的关系、黑洞吸积原料及其宇宙学演化,特别是种子黑洞形成以后的早期增长时期，以及星系并合在kpc尺度上的动力学。星系和黑洞是一个在宇宙时间尺度上由小并合主导协调下的自洽系统。本课题将对这个自洽系统进行较为系统的研究，试图给出一幅完整的图像。

本项目主要集中于研究黑洞活动与寄主星系相互作用，特别是那些活动十分强烈，处于极高吸积率的黑洞，它们与寄主星系的相互作用十分强烈，观测效应也容易观测到。通过测量这些超大质量黑洞的基本参数（质量和自转）和寄主星系的性质，讨论这些相互活动的观测特征和细致物理过程。项目按照研究计划顺利执行，在1）黑洞吸积和宽线区物理，2）黑洞基本参数（质量和自转）测量，3）黑洞监测数据处理和分析的新方法，4）黑洞活动与寄主星系的相互作用，5）大质量双黑洞的动力学和观测特征等方面开展了研究，获得了一批国际前沿的科学成果。特别是，利用丽江2.4米望远镜首次发现了Hβ时间延迟变短，打破了现有宽线区尺度标度规律、并发现变短幅度随吸积率而增加；发现了黑洞超爱丁顿吸积时，出现饱和光度，以此建立黑洞烛光的观测基础。时间延迟变短现象得到了SDSS大规模反向映射观测第一年数据证实和支持；同时，我们理论预言了黑洞逆向吸积时Hβ时间延迟也将变短的现象也得到了SDSS观测的证实。迄今在国际一流期刊上发表学术论文44篇，其中包括ApJ 24篇、MNRAS 11篇、A&A 2篇、PRL 1篇、PRD 1篇和Nature Astronomy 1篇。