超大质量黑洞转速也超级
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转载自中研院天文网

 想像一个有321万公里那麽宽的球体，距离差不多有地球到月球8倍那麽远，转速极快以
致於球体表面的运动速度接近光速。宇宙中，这样的天体真的存在，就在螺旋星系
NGC1365的中心。

天文学家采用NuSTAR这支光谱望远镜阵列和XMM-Newton 这座X射线太空望远镜的资料，测
出了上述这令人咋舌的自旋速度。

这是超大质量黑洞的自旋速度首度被实际测量出来。这项发现也刊在国际期刊Nature。

黑洞的重力极强，当黑洞自旋的时候，周围的空间也被拉扯而跟著转。这个自转的洞有一
道边线，边线叫做事件视界(event horizon)。任何物体超越了事件视界都会被黑洞拉进
去。朝内被旋卷进去的物质以吸积的方式呈盘状聚集，在摩擦生热时，物质发出X射线。

为了得知吸积盘内缘边界的位置，研究人员测量NGC 1365中心，所测量的这个特别的临界
区域，英文叫做”Innermost Stable Circular Orbit”，如同字面表达的意义一样，就
是「物体能以轨道稳定运行的最内圈□围」，也就是盘面上的物质一旦越界，就永远逃不
出黑洞势力的那个边界，这条线的□围要怎麽画、画在哪里，必须靠黑洞的自旋资料才能
计算出来。

为什麽天文学家要知道关於黑洞的事情？原因好几个，但从物理上来说，黑洞定义只靠两
个数字就决定：质量和自旋。搞定黑洞非得先搞定这两个数字才行。

取得关於黑洞相关知识还有个更重要的原因，黑洞自旋会透露出关於它的过去的几丝玄机
，延伸之馀，那也有助於更了解黑洞所在的那颗星系的演化过程，可以说，黑洞自旋是整
个星系历史的记忆和记录。

虽然NGC 1365中心的超大质量黑洞现在已经长大到几百万太阳质量，它并非一出生就如此
壮硕。这是它几十亿年下来，吸积恒星和气体、吞并其他黑洞的结果。

由角动量转换产生的自旋，其实和玩□秋千有个很类似的地方：要是秋千摆□时你没事就
乱踢几下，结果秋千就不可能会□得很高。但要是每次秋千从高点□下来的时候都加把劲
踢它一下，结果，秋千就会越□越高了，因为角动量增加。

黑洞又怎麽类似呢？同时从好几个方向拉一些物质进来的黑洞，自旋会比较慢。本次研究
中，因为从NGC 1365得知了黑洞的自旋转速几乎已经接近极限，所以推论之下，可能它的
中心黑洞必然是已经经过了”orderly accretion”这种「有秩序的吸积」过程，显然不
仅只是在几次随意的吸积事件後就可以变成这麽大。

研究超大质量黑洞，同时也让理论学者有机会去试验爱因斯坦的广义相对论，看它是否在
极端条件下仍然适用。相对论描述重力如何影响空时结构，而黑洞周围的时空毫无疑问是
全宇宙被重力扭曲到最严重变形的地方。

该团队还对NGC 1365这个星系做了其他观测，以便深入探讨除了黑洞自旋外，还有其他哪
些变数会因为时间不同而有所改变。这些资料目前正在分析当中。同时，其他团队也用前
述NuSTAR和XMM-Newton这两支望远镜对其他超大质量黑洞做观测。(Lauren译）



参考资料：http://www.cfa.harvard.edu/news/2013/pr201307.html

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