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近 20 年来，以大质量黑洞为中心引擎的类星体和星系两大研究领域已经紧紧地结合在一起。在空间尺度上相差 8-9 个量级的两者竟然存在协同演化关系！它深刻揭示了黑洞与星系在宇宙学时间上的物理联系，旋即成为现代天文和天体物理的重点前沿方向。我们提出如下研究计划，即基于我国 LAMOST(大天区多目标光纤望远镜)和 FAST(500 米射电望远镜)观测，并争取结合 HXMT(硬 X 射线望远镜)，以多波段观测为主要手段对协同演化这一重大问题进行系统性研究，建立协同演化的完整图像、揭示其宇宙学效应。 本项目拟解决的关键问题是： 1）如何获得高精度黑洞质量测量，进而得到黑洞的质量和吸积率分布函数以确定它们的演化规律？ 2）协同演化关系如何随宇宙学时间变化？如何调节星系中恒星形成？协同演化的机制是什么？ 3）如何提高高红移类星体选源效率？早期与本地宇宙中的类星体有何差别？黑洞质量是否有上限？极端超大质量黑洞（大于百亿倍太阳质量）的形成机制？它们导致了什么宇宙学效应？ 4）黑洞吸积与宽线区之间是否存在物理关系？外流对星系存在反馈效应？双黑洞和核区演化、与寄主星系有何关系？大质量双黑洞作为引力波源，其观测特征是什么？回答这些问题将全面展现黑洞与星系的协同演化现象，深刻揭示其中的物理过程。为此需要测量以下几个主要参量： 1）各红移段上处于各种吸积状态的黑洞质量； 2）星系中恒星与气体质量； 3）活动星系核(AGN)多波段能谱分布；4）星系形态以及反馈的观测特征。本项目设置四个课题。 1、黑洞质量测量。主要是对不同类型 AGNs 和类星体进行光谱监测和多波段观测，高精度测量黑洞质量和吸积率，建立各种宽线区尺度关系，测量大样本黑洞质量和吸积率，进而得到其函数和演化规律。 2、黑洞与星系的协同演化。主要测量星系中气体和恒星的质量，得到各类星系中的协同关系，以及黑洞活动触发与恒星形成关系，探讨宇宙学演化。 3、高红移类星体与宇宙再电离。建立高效率选源判据，利用光学-红外观测发现高红移类星体，可靠地确定光度函数及其对宇宙再电离的重要作用，研究黑洞形成和质量增长机制。 4、中心引擎物理过程。包括黑洞吸积与外流（包括风与喷流）的动力学、辐射和外流与宿主星系中星际介质的相互作用从而影响星系演化、以及黑洞吸积原料供应等。研究大质量双黑洞证据，发现引力波源。最终展现一幅完整的协同演化图像。 本项目依托国家天文台，将使用我国三大天文设备，同时结合国际设备进行观测，获得大量观测数据。利用 LAMOST 光谱和 FAST 射电观测，预期可以取得： 1）建立参数范围更宽且均匀的完备大样本，建立高精度测量黑洞质量方法，完成数百个黑洞质量的测量，发现新的经验关系，探索黑洞形成和演化规律；建立大质量双黑洞候选体判据，预期发现若干引力波源候选体；结合 X 射线观测，测量大样本黑洞辐射的能谱，以及可能的吸积演化序列。 2）我们将获得星系气体质量，光学红外观测研究恒星星族并获得恒星质量，检验恒星形成和黑洞活动以及反馈效应，分类探讨协同演化关系，建立星系组装过程中的恒星形成规律和黑洞活动触发机制； 3）结合红外观测，发现若干个高红移类星体，特别是具有极端性质的类星体，例如质量大、吸积率高、红移高等，研究黑洞形成和早期演化规律； 4）在理论和数值模拟方面，揭示经验关系和协同演化规律背后的物理过程。 本项目由国家千人牵头， 16 名成员来自国内 6 家学术单位的优秀学者构成，其中凝聚了三名杰青、三名百人计划、七名青年千人以及三名富有朝气的青年学者。团队成员有很丰富的多波段观测经验，在许多重要方向上做出了原创性贡献，特别是星系形态和速度弥散测量与协同演化、高红移类星体证认、黑洞吸积与演化、双黑洞探测、特殊类型类星体多波段性质、超 Eddington 黑洞相关研究等方面。大部分成员有长期和密切的合作，是一支精干、理论和观测密切结合的团队。

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