活动星系核是宇宙中明亮且演化活跃的天体，其能量源自中心超大质量黑洞不断吞噬周围物质的吸积过程。传统的活动星系核模型由吸积盘、宽线区、高能X射线的“冕”和外围尘埃环等独立组件构成，但各组件间的物理关联及剧烈光变机制仍是天体物理学研究的难题。

近日，中国科学院上海天文台研究团队提出偏心吸积盘模型，发现超大质量黑洞周围的吸积盘呈偏心椭圆结构。该模型为理解活动星系核全波段辐射形成机理与剧烈光变现象提供了统一物理框架。

研究团队通过高精度流体力学模拟和半解析计算，研究了超大质量黑洞附近偏心吸积流的演化过程。研究发现，中等偏心率（约0.5，来源于盘形成过程）的吸积盘在后续演化过程中会自发产生“偏心率级联”效应，导致内侧物质偏心率增至0.8以上，形成高度椭圆轨道，并在近黑洞点极端压缩和加热，这打破了椭圆形吸积盘会快速圆化的传统认知。

在静态结构特征方面，偏心吸积盘所固有的非轴对称温度结构，能够为活动星系核的多波段观测特征给出自洽解释，可同步阐释尘埃环非对称形态、宽线区的起源和性质以及X射线辐射统一图景等关键观测现象。在动态演化方面，椭圆盘的进动导致X射线的“红噪声”光变和“变脸”现象。

该模型为活动星系核宇宙学测距开辟了新途径，通过分解单条宽发射线的轮廓、测量不同组分的回响延迟，可精确反演黑洞质量与吸积盘的三维结构，有望将活动星系核打造为更可靠的宇宙标准烛光。

相关研究成果发表在《物理评论D》（Physical Review D）上。

论文链接

（a）经典的活动星系核模型，（b）基于椭圆吸积盘理论的统一活动星系核模型