发布单位: 台北市立天文科学教育馆
物理学家认为黑洞只有三个独立的特性: 质量 、电荷 、和角动量 。由于黑洞所捕获的物质基本上是电中性 ,因此黑洞的电荷应几乎为零 。而黑洞的质量决定其事件视界的大小 ,可以通过周围物质运动的轨道测量质量 。但是 ,黑洞的旋转就很难研究了 。黑洞会如同恒星或行星自转 ,可是黑洞没有像恒星和行星那样的物理表面提供测量 。由于与质量一样 ,黑洞自旋也是一种时空性质 ,因此自旋会造成空间改变 ,要测量黑洞的自旋 ,需要研究物质在黑洞附近的行为 。目前已测量到超大质量黑洞的自旋 。如研究其吸积盘发出的 X 射线会受自旋改变能量 ,或如 M87 影像中 ,朝向我们旋转的一侧的光环更亮 。但是我们不知道银河系中心黑洞的自旋 ,由于银心黑洞不是很活跃 ,也比 M87 中的黑洞小得多 。我们不能通过观察它附近的光来测量它的自旋 。但是在 Astrophysical Journal Letters 的论文提出另一种测量自旋的方法 。

▲黑洞与吸积盘同向或不同向转动的 X 光波段能量分布图 。
作者提出参考系拖曳 (Frame-dragging) 方式 ,当质量旋转时 ,它会稍微扭曲周围的空间 。这种现象已经由测量绕地人造卫星证实 。虽然黑洞无法如地球 ,在其周围的轨道上放置探测器测量 ,但是作者认为可测量黑洞周围恒星运动证实 。尤其大约有 40 颗被编号 S 的恒星 ,其轨道非常靠近黑洞 ,随着时间的推移 ,它们的轨道会因参考系拖曳的效果而改变 。如果可以测量这些偏移 ,就可以测量自旋 。在这项新研究中 ,团队研究了 S 星的轨道 ,没有发现参考系拖曳效应 ,因此银心黑洞必定缓慢旋转 ,可能其旋转度小于黑洞最大可能旋转度的 10% 。相较之下 M87 黑洞的旋转速度快多了 。 (编译/台北天文馆助理研究员李瑾)

资料来源: Universe Today