科学家找到研究银心黑洞自转的方法

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。

吸积盘发出的X射线
▲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)

40颗被编号S的恒星

资料来源:Universe Today

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