超大质量黑洞吸积驱动的高速准直喷流是宇宙中最为壮观的现象之一，其形成和传播机制一直是天体物理前沿研究的重大课题和挑战。新疆天文台博士后闫玺及其合作导师崔朗研究员领导的国际团队，在两个近邻低光度活动星系核 NGC3998和NGC4261的相对论性喷流精细结构和加速准直机制研究中取得重要进展，为我们理解超大质量黑洞喷流加速准直区的多样性提供了新视角。系列成果发表于国际天文学期刊《天体物理学报》（Yan et al., 2025a/b, ApJ）。
人们普遍认为，每个星系中心都存在一个超大质量黑洞，而黑洞的吸积与反馈会在星系中心形成一个剧烈活动的核心区域，即活动星系核(Active Galactic Nuclei, AGN)。AGN的巨大能量输出、相对论性喷流、剧烈爆发等奇特观测现象，一直是现代天体物理学研究的前沿热点，涉及到黑洞物理、星系形成与演化、宇宙学等多个研究领域。基于全球各地射电望远镜组网观测的甚长基线干涉测量技术（Very Long Baseline Interferometry, VLBI）,以其极高的空间分辨率为研究AGN相对论性高速准直喷流的精细结构和动力学提供了有力工具。目前分辨率最高的VLBI阵列是工作在亚毫米波段的黑洞事件视界望远镜（Event Horizon Telescope, EHT）,成功拍摄了M87和银河系中心的超大质量黑洞照片，其分辨率足以使人们从地球上清晰分辨出月球上的一枚硬币。
新疆天文台研究团队选取了下一代EHT黑洞成像计划的两个潜在目标源——近邻低光度AGN NGC3998和NGC4261，利用多波段、多历元VLBI观测数据，对它们的双边喷流进行了毫角秒分辨率的精细解析。研究揭示了NGC3998核区吸积盘、电离氢区和喷流的可能物理结构（图1；Yan et al., 2025a, ApJ）；深入分析了NGC4261双边喷流的加速准直过程，发现一个罕见的远小于邦迪半径的秒差距(parsec, pc; 1 pc约等于3.26光年)尺度的喷流准直形态拐点（图2；Yan et al., 2025b, ApJ），与首个黑洞成像目标源M87喷流约220 pc（邦迪半径附近）的加速准直区尺度形成鲜明对比，揭示了AGN喷流加速准直区的多样性，也为下一代黑洞成像观测目标源的遴选和多波段、多尺度特征分析提供了范例。
基于这些最新成果，该团队进一步申请获批了累计110小时的VLBI观测时间，包括东亚VLBI网 (East Asia VLBI Network, EAVN)，美国VLBI阵列 (Very Long Baseline Array, VLBA)，英国多元连线干涉仪（enhanced Multi-Element Remotely Linked Interferometer Network, eMERLIN）以及竞争异常激烈的国际高灵敏度阵列(High Sensitivity Array, HSA)。基于这些新的观测数据，该团队将对NGC3998 和NGC4261的高速相对论性喷流开展更高分辨率的多尺度几何、动力学和磁场的精细刻画研究。
图1. 首次在VLBI尺度上揭示了NGC3998双边喷流的结构和形态，及其与星系中其他成分（kpc大尺度喷流、中性氢盘、电离氢盘和恒星盘）的空间分布关系（左上）。通过谱指数测量（右上）、喷流辐射强度轮廓随距离的演化（左下）、正-反向喷流亮度比随频率的变化（右下）等方法初步表明反向喷流可能受到沿视线方向介质的遮挡，即“自由-自由吸收(Free-Free Absorption, FFA)”过程 (Yan et al., 2025a, ApJ)。
图2. 上图：NGC4261双边喷流的典型高分辨率VLBI图像，揭示了较对称的双边喷流形态。
通过测量两边喷流的亮度比、辐射强度轮廓的演化（中图）等，研究人员详细分析了NGC4261喷流的速度场，表明喷流在小于1 pc的物理尺度上经历逐渐加速过程，而在1 pc之后逐渐减速。下图：NGC4261双边喷流的准直轮廓，揭示了从抛物线形（
）到锥形的过渡（
），过渡位置在大约1 pc处。运动和准直研究结果共同表明一个（亚）秒差距尺度的喷流加速准直区，远小于中心黑洞的邦迪半径(Yan et al., 2025b, ApJ)。