2014年8月，中國科學(xué)院上海天文臺的袁峰研究員應(yīng)邀以第一作者的身份在《天文和天體物理年度綜述》（Annual Review of Astronomy and Astrophysics，簡寫ARA&A）雜志發(fā)表了題為《黑洞熱吸積流》論文。這表明中國的黑洞吸積研究已經(jīng)獲得了國際同行的高度認可，在國際上處于領(lǐng)先地位。
《天文和天體物理年度綜述》是天文學(xué)和天體物理領(lǐng)域國際公認最權(quán)威的綜述性雜志。它每年出版1期，每期20篇左右的文章。該雜志的編委會由國際上天文和天體物理學(xué)各主要領(lǐng)域的頂級科學(xué)家構(gòu)成，其職責(zé)就是在同行推薦的基礎(chǔ)上，負責(zé)遴選并邀請各個領(lǐng)域做出了重要貢獻、處于領(lǐng)先水平的專家撰寫綜述文章。截止到2013年為止，中國國內(nèi)的天文學(xué)家僅為該雜志貢獻過一篇論文，袁峰研究員的這一文章是在該雜志上發(fā)表的第二篇。
什么是黑洞吸積？眾所周知，黑洞是宇宙中神秘的、也是廣泛存在的一種天體。黑洞的吸積是宇宙中的一個基本物理過程，描述的是黑洞對周圍氣體的吞噬。這些氣體在黑洞引力的作用下朝向黑洞下落，引力能會轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，并進而釋放出強烈的輻射。黑洞吸積被公認為是包括活動星系核、伽馬射線暴（宇宙中除了大爆炸之外最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象）、以及黑洞X射線雙星等現(xiàn)象的核心理論。此外，恒星和行星形成的基礎(chǔ)理論也是吸積。由于黑洞以及吸積過程的重要性和普遍性，被譽為“東方諾貝爾獎”的邵逸夫獎分別于2008年和2013年授予了黑洞以及吸積理論研究方面的三位天文學(xué)家。盡管天體物理學(xué)家們?nèi)〉昧撕艽蟮某删停诙次e領(lǐng)域仍然有很多重要的問題沒有解決，因此一直是天體物理中一個非�；钴S的領(lǐng)域。
根據(jù)吸積氣體的溫度，吸積模型分為兩類，一是冷吸積盤，二是熱吸積流。冷吸積盤的輻射效率很高，一般認為存在于明亮的活動星系核中。該理論上世紀80年代就已發(fā)展成熟，并由劍橋大學(xué)的兩位教授分別在1981和1984年為ARA&A 撰寫了綜述。與冷吸積盤模型不同，熱吸積流的溫度要高5個量級。在熱吸積流中，釋放出的引力能大部分沒有輻射出去，而是儲存在吸積氣體內(nèi)部，以內(nèi)能的形式被最終帶入黑洞，因此這種吸積流的輻射效率比較低。這就是為什么宇宙中大部分星系核心的輻射比較弱。雖然這一模型早在70年代就被人發(fā)現(xiàn)了，但是一直到了90年代，才由于哈佛大學(xué)的Narayan教授（即本文介紹的這篇文章的第二作者）等天體物理學(xué)家的系列工作重新引起人們的關(guān)注，天文學(xué)家們也從此開始了關(guān)于熱吸積盤模型的系統(tǒng)性研究。Narayan教授因為對該領(lǐng)域的重要貢獻而當(dāng)選為英國皇家學(xué)會會士以及美國科學(xué)院院士。
袁峰研究員較早就投入了該領(lǐng)域，十幾年來完成了一系列開創(chuàng)性的工作，為該領(lǐng)域的發(fā)展做出了杰出貢獻。比如，發(fā)現(xiàn)了一個新的黑洞熱吸積流解，是目前已知的兩個熱吸積流模型之一；提出了關(guān)于銀河系中心黑洞的輻射低效吸積流模型；提出了解釋間歇性噴流形成的磁流體動力學(xué)模型；證明熱吸積流必定存在很強的外流，從而解決了一個爭論了十幾年的關(guān)于對流和外流的吸積盤基本問題；以及應(yīng)用熱吸積流模型成功解釋了許多活動星系核、黑洞X射線雙星等天體的觀測。因此，袁峰研究員被同行以及ARA&A 期刊編委會推選為第一作者，與Narayan教授一起，總結(jié)評述該領(lǐng)域二十年來的研究成果。在這篇綜述文章中，他們系統(tǒng)總結(jié)了從上世紀90年代至今20年來熱吸積流研究取得的核心研究成果，包括吸積流的動力學(xué)、輻射過程、微觀物理過程、噴流形成問題、吸積理論在銀河系中心黑洞、活動星系核、黑洞雙星以及活動星系核反饋等幾個方面的應(yīng)用，并對這一研究領(lǐng)域的未來方向發(fā)展進行了展望。
袁峰,上海天文臺研究員，星系宇宙學(xué)研究中心主任，中科院“引進海外杰出人才”（百人計劃）入選者，國家杰出青年基金獲得者。
Narayan，哈佛大學(xué)天文系教授，英國皇家學(xué)會會員、美國科學(xué)院院士。
科學(xué)聯(lián)系人：袁峰，中國科學(xué)院上海天文臺，fyuan@shao.ac.cn
新聞聯(lián)系人：左文文，中國科學(xué)院上海天文臺，wenwenzuo@shao.ac.cn
