天文學家剛剛計算出超大質量黑洞的自旋速度

一場被超大質量吞噬的盛宴黑洞距離地球10億光年揭示了黑洞繞其軸旋轉的速度。

麻省理工學院（MIT）的天體物理學家Dheeraj Pasham領導的一個團隊說，當黑洞醒來并被喂食時，光斑的變化是由旋轉和擺動的物質盤產生的 - 這種擺動給了我們黑洞中心的旋轉速度。

這是科學家首次能夠根據黑洞的擺動吸積盤計算黑洞的自旋速度，這為我們提供了一種了解宇宙中最奇怪、最密集的物體的新工具。

它旋轉的速度有多快？不到光速的 25%。對于黑洞來說，這是相當緩慢的。就其本身而言，它不是一個令人 驚訝有用的數字 - 但能夠找到它的含義非常令人興奮。

“通過在未來幾年用這種方法研究幾個系統，”帕沙姆 說“天文學家可以估計黑洞自旋的整體分布，并了解它們如何隨時間演變的長期問題。

超大質量黑洞是潛伏在星系中心的利維坦。這些大質量物體的質量是太陽質量的數百萬到數十億倍，是幫助將星系結合在一起的引力樞紐，并在它們的演化中發揮著重要作用。它們還有一系列行為，從靜止到非常活躍，以宇宙中產生的一些最明亮的耀斑閃耀著時空。

這種光不是由黑洞本身產生的：它們的密度如此之高，以至于擺脫引力控制所需的速度高于真空中的光。相反，光線來自在它們進入時圍繞它們旋轉的物質：一個厚厚的圓環，圍繞著一個進入黑洞的圓盤，就像水流入下水道.

2020年，天文學家看到了一些有趣的東西。在大約十億光年外的一個星系中，一個以前靜止的黑洞突然產生了一個巨大的耀斑，命名為AT2020OCN系列.從位于那片天空的望遠鏡獲得的數據顯示，最可能的原因是潮汐破壞事件 - 這是猛烈引力（潮汐）被一顆經過恒星的黑洞內臟（破壞）。

當恒星被拉開時，它被肢解的內臟在恒星周圍形成一個白熱的圓盤。而且由于恒星可以從任何方向接近黑洞，因此該圓盤可能與黑洞的自旋錯位。這可能會產生擺動或進動，因為黑洞將其拉扯到與它的自旋對齊——有點像歐拉圓盤落到位。

由于擺動和自旋是相互關聯的，因此理論上前者可能是測量后者的一種方式。

“但關鍵是要有正確的觀察，”帕沙姆 說.“你能做到這一點的唯一方法是，一旦潮汐破壞事件發生，你需要讓望遠鏡連續觀察這個物體，持續很長時間，這樣你就可以探測各種時間尺度，從幾分鐘到幾個月。

我們有儀器掃描天空，尋找突然變亮的東西，所以我們設法盡早捕捉到了AT2020ocn。然后，Pasham和他的同事們繼續觀察和監測這個新耀斑的星系，在它爆發的早期，在它穩定下來之前捕捉到圓盤的進動。

他們發現，在沉降之前，星系每15天左右就會在X射線中耀斑一段時間，這與圓盤的進動有關。當他們將其與黑洞的估計質量（大約是太陽質量的250萬倍）結合起來時，他們能夠計算出黑洞的旋轉速度。

就其本身而言，這些數據只能告訴我們一個黑洞，但真正酷的部分才是技術。潮汐破壞事件發生的頻率足夠高，以至于我們能夠用即將到來的儀器來捕捉和監測它們魯賓天文臺，我們也許能夠編制出不同自旋的分布圖，這將使我們能夠更多地了解黑洞的行為和隨時間的變化。

“超大質量黑洞的自旋告訴你那個黑洞的歷史，”帕沙姆 說.“即使Rubin捕獲的一小部分具有這種信號，我們現在也有辦法測量數百個TDE的自旋。然后，我們就可以對黑洞如何在宇宙年齡中演化發表重要聲明。

該研究已發表在自然界.

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