类星体由超大质量黑洞吸积物质作为中心引擎，是探究超大质量黑洞质量增长与演化的重要研究对象。类星体的中心引擎辐射功率可超过银河系所有恒星辐射功率之和的数千倍，其物理尺度却仅为太阳系大小，因距离极其遥远，常常无法被现有空间望远镜直接分辨。两个著名的例外是事件视界望远镜对银河系中心以及M87的成像；然而，银河系和M87是低光度活动星系核而不能称之为类星体。因此，天文学家往往采用时域的手段，对类星体的中心引擎展开研究，以期理解超大质量黑洞周围时空结构和吸积物质分布。

超大质量黑洞吸积示意图（来自pixabay）

        对类星体连续谱辐射的密集监测表明，不同波段连续谱辐射的变化之间存在极为显著的相关性和时间延迟。按照被广泛采用的X射线再辐射模型，快速变化的X射线将照射吸积气体，一部分X射线被吸收再辐射，从而产生变化的紫外/光学辐射。因此，预期紫外/光学辐射存在相关性，其时间延迟对应于X射线传播到不同辐射区域的传播时间差，可以用来测量超大质量黑洞周围吸积气体的几何尺寸。事实上，测量结果超出经典吸积盘理论两到三倍（即尺寸超标问题），表明天文学家对超大质量黑洞吸积和质量增长的理解存在不足。

SDSS J153913.47+395423.4是弱发射线和X射线弱类星体（来自原文图1）

        为了解决这一尺寸尺寸超标问题，许多模型被提出。一部分模型坚持X射线再辐射过程，通过修改经典吸积盘理论，引入宽发射线云团的弥散辐射成分等方式调解理论和观测的矛盾。另一部分模型则抛弃X射线再辐射过程，转而引入磁耦合（本课题组以往工作）或者远紫外再辐射过程。通过测量不同X射线辐射强度的类星体的连续谱反响映射信号，天文学家有望直接区分上述两类模型。传统的连续谱反响映射测量了X射线辐射强的活动星系核的时间延迟。为此，我们对SDSS J153913.47+395423.4这一个X射线辐射弱的类星体展开连续谱反响映射研究。

SDSS J153913.47+395423.4的光变曲线，可以看出g和r存在显著的相关性（来自原文图2）

        我们利用Zwicky Transient Facility获得了SDSS J153913.47+395423.4的g和r波段光变曲线，并采用流行的PyCCF对光变曲线进行互相关分析。我们发现，g和r波段光变曲线存在良好的相关性，其时间延迟为33天（观测参考系），这一时间延迟与考虑广义相对论效应的经典吸积盘理论预期吻合。假如X射线再辐射过程是驱动SDSS J153913.47+395423.4的g和r波段光变的主要机制，我们发现理论要求的X射线辐射功率比观测结果大19倍以上。因此，要么X射线热冕的辐射是高度各向异性（即绝大部分X射线辐射都没有经过视线方向）的，要么X射线再辐射过程不是引发SDSS J153913.47+395423.4的g和r波段光变的唯一机制。基于磁耦合（本课题组以往工作）或者远紫外再辐射过程可以更自然地解释我们的观测结果。

SDSS J153913.47+395423.4这一弱发射线类星体位于连续谱时间延迟-光度关系的上方（来自原文图4）

        我们还将SDSS J153913.47+395423.4的时间延迟测量结果与X射线强类星体的研究结果进行了比较，发现SDSS J153913.47+395423.4位于连续谱时间延迟-光度关系的上方。考虑到SDSS J153913.47+395423.4也是弱发射线类星体，其宽线区的弥散连续谱辐射也应该较弱。因此，我们的结果表明连续谱时间延迟-光度关系或与宽线区云团无关。未来，我们将继续对更多X射线弱类星体展开连续谱反响映射研究，系统性地检验前述模型，从而更准确地理解连续谱时间延迟与类星体中心引擎物理尺度的内在联系。

        这一研究结果是本课题对活动星系核的光学时域研究系列工作的第五项工作。本工作以“The disk reverberation mapping of X-ray weak quasars: a case study of SDSS J153913.47+395423.4”为题，被The Astrophysical Journal接收发表。论文第一作者为厦门大学天文学系Marcin Marculewicz博士，通讯作者为孙谋远副教授和武剑锋教授，其他合作者包括厦门大学天文学系的张志翔博士。本研究得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金以及中国空间站项目基金的支持。

论文预印本链接：https://arxiv.org/abs/2308.11310