中科院南美天文中心博士后Claudio Ricci与其合作者,包括国家天文台“超大质量黑洞与星系的协同演化”重点研发项目，利用一个由硬X射线数据挑选的超大质量黑洞样本，在超大质量黑洞的辐射如何反馈影响黑洞附近物质分布的方面，获得了重要进展。国际顶级专业期刊《自然》杂志于9月27日正式发表了这一重要研究成果。
根据广义相对论，一个物体如果有足够大的质量和密度，就会坍缩成奇点，形成黑洞。黑洞的引力非常强大以至于光都无法逃离，因此它本身在所有电磁波段都是“黑”的、不可见的。尽管黑洞本身不可见，但它和周边物质的相互作用会产生天文学家们能够观测到的辐射和其它物理现象。
我们早已知道大质量黑洞都“躲”在星系中心（包括我们的银河系）。有些黑洞可以“吃掉”它们周边的物质，然后发出大量的电磁辐射。我们还知道，绝大部分“明亮的”黑洞周围也有大量的尘埃和气体，并且其分布成“多纳圈”形状。这样的结构像是“储藏室”，可以保证黑洞有充足的食物，从而不断发光并逐渐长大。然而，我们并不清楚这些物质是如何分布的，以及尘埃气体与辐射有怎样的关系。
为了解决这个困扰天文学家多年的谜题，中科院南美天文中心的博士后Claudio Ricci博士，与其合作者利用大样本的X射线（天文用的X射线和医院身体检查所用的X光机基本在同一波段）观测数据，对黑洞以及其周边物质进行空间X射线成像，测量了黑洞周围物质的数量，并研究周围物质的演化。
从2013年开始，Ricci博士发起了这个项目，通过多年太空和地基望远镜的观测数据，他们生成了一个巨大的黑洞研究数据库。地基望远镜包括许多在智利运行的大型设备，比如Gemini、Du pont等望远镜，它们在这个研究中发挥了巨大的作用，包括测量黑洞的质量。空间设备包括美国航空航天局（NASA）的X射线卫星SWIFT，欧洲空间局（ESA）的X射线卫星XMM-Newton，以及日本航空探索局的Suzaku卫星以及NASA的一些其他空间望远镜，比如Chandra。
利用这些数据，Ricci等人揭示了黑洞的电磁辐射与周围气体相互作用的机制，发现大部分黑洞周围的吸积物质都离黑洞很近。他们认为，当黑洞发出大量电磁辐射时，强大的辐射压会把周围的物质推离黑洞。换句话说，因为大量物质迅速掉落到黑洞，并产生巨大的能量从而把黑洞周围的气体“蒸发”了。 这也意味着，如果黑洞“吃”的太急，它产生的能量将“毁掉”它明天的食物。
这是我们理解黑洞辐射与核周物质分布之间关系的一大进步，“下一步将更详细的理解二者的关系，并研究那些被吹离黑洞的气体和尘埃会如何演化和发展”, Ricci博士对今后的工作憧憬着。
图1：一个超大质量黑洞与其周围气体和尘埃的艺术想象图。 图片来自于NASA/JPL/Caltech.
图2：不同爱丁顿比值情况下，超大质量黑洞和核周物质分布示意图。爱丁顿比值是物体的总辐射光度爱丁顿光度之比。爱丁顿光度是某光源（在本文中是指黑洞），其辐射压与重力达到平衡时的总辐射光度。图片来源于Ricci et al. (2017, Nature Letter)。