一個正在高速旋轉的巨大黑洞:速度竟達到光速的一半!

2020-12-08 前瞻網

一個正在高速旋轉的巨大黑洞：速度竟達到光速的一半！

 Connor Feng • 2019-01-11 14:07:38　來源：前瞻網　E1275G0

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一個超大質量黑洞最近吞噬天體留下的殘骸讓科學家們能夠計算出這個怪物黑洞的旋轉速度，計算結果令人難以置信。

研究小組成員說，這個被稱為ASASSN-14li的巨大黑洞正在以至少50%的光速旋轉。

「這個黑洞的視界大約是地球的300倍大，」該研究的合著者、麻省理工學院的羅恩·雷米勒德在一份聲明中說。(視界相當於黑洞的邊界，一旦進入這個邊界，任何東西，甚至是光，都無法逃脫黑洞的引力控制。)

「但是黑洞的旋轉速度非常快，它可以在大約兩分鐘內就完成一次自轉，而我們的星球自轉需要24小時，」雷米勒德補充說。

　　這幅插畫展示了一個超大質量黑洞附近的區域，一顆恆星離黑洞太近而被撕裂。恆星的一些殘骸被拉進一個明亮x射線圓盤，它們會在那裡先圍繞著黑洞旋轉，然後再越過黑洞視界，越過了黑洞視界之後，任何東西，包括光，都無法逃脫黑洞的引力。這個細長的點描繪了圓盤上的一個明亮區域，這導致了x射線源亮度的產生了定期變化，從而使得科學家可以估計黑洞的自旋速率。來源：Illustration: NASA/CXC/M.Weiss; X-ray: NASA/CXC/MIT/D. Pasham et al: Optical: HST/STScI/I. Arcavi

ASASSN-14li黑洞位於距離地球2.9億光年的星系中心，其質量是太陽的100萬到1000萬倍。所以，它的質量相當於銀河系核心的黑洞，也就是人馬座A*，它的質量大約是太陽的400萬倍。(超大質量黑洞會變得更重;一些黑洞的質量甚至達到了數百億倍太陽質量。

ASASSN-14li黑洞於2014年11月被發現，當時它撕裂了一顆離它太近的恆星。這一戲劇性的事件引發了一道明亮的閃光，被一個名為「全天空超新星自動觀測」(All-Sky Automated Survey for Supernovae，這個黑洞的名字也由此而來)的光學望遠鏡系統發現。

在這項新的研究中，同樣來自麻省理工學院的Dheeraj Pasham領導的一個小組觀察到了來自ASASSN-14li黑洞系統的x射線。研究人員分析了許多儀器收集的數據，其中包括美國宇航局的錢德拉x射線天文臺、尼爾·蓋恩斯·斯威夫特太空望遠鏡、以及歐洲航天局的XMM -牛頓衛星所收集的數據。

這些數據集都顯示了一個閃爍現象：ASASSN-14li黑洞的x射線輻射每131秒就會上升和下降一次。研究小組成員說，這個規律的信號很可能是由一團恆星殘骸造成的，它在非常靠近黑洞視界的地方圍繞著黑洞旋轉的。

　　科學家們利用NASA的錢德拉(Chandra)和哈勃(Hubble)太空望遠鏡，以及其他儀器，研究了ASASSN-14li的超大質量黑洞系統，並確定了黑洞的自旋速率，這是天文學家一直難以測量的一個基本性質。來源： X-ray: NASA/CXC/MIT/D. Pasham et al: Optical: HST/STScI/I. Arcavi

Pasham在同一份聲明中說：「我們可以追蹤這片明亮的x射線區域環繞黑洞的軌跡，這可以讓我們追蹤到圓盤中物質旋轉的速度有多快，這就給了我們關於超大質量黑洞自身自旋速率的信息。」

這種旋轉速度雖然確實是令人印象深刻，但並非史無前例。迄今為止，僅幾個旋轉速率被記錄下來的超大質量黑洞它們的自旋速率都位於這種極端附近，它們的旋轉速度一般在光速的33%到84%之間。

Pasham周三(1月9日)在於西雅圖舉行的美國天文學會(AAS)第233次會議上公布了這一新結果，它可以幫助天文學家更好地理解超大質量黑洞如何演化而來。

Pasham說，這些龐然大物可以通過兩種主要方式成長——星系規模的合併，和/或通過穩定地吸收附近較小的物質。一個相對較低的旋轉速率將意味著合併是主要形成因素，因為這些隨機的撞擊很可能不會讓不斷增長的黑洞繼續以相同的方向旋轉。

然而，「如果你有一個快速自旋的超大質量黑洞，這就告訴我們，穩定的吸收物質更可能是主導的形成原因，」Pasham在周三的AAS新聞發布會上說。

這項新研究於周三也在《科學》雜誌的網站上發表。

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