黑洞的自转有多快?最快的接近光速!

研究人员利用X射线计算了黑洞旋转的速度,这可能有助于他们了解黑洞的进化过程。

黑洞就像一种巨大的野兽,它能消灭任何敢于穿越它们的东西。我们对这些看不见的、可怕的天体了解不多,但天文学家找到了一种研究它们神秘行为的新方法。

通过观察一颗被黑洞撕裂的恒星发出的X射线,一组研究人员能够计算出黑洞旋转的速度——以接近光速50%的速度计时。这标志着天文学家首次使用X射线来计算其难以置信的速度,X射线每131秒绕黑洞运行一周。这项研究,可能有助于将黑洞的年龄与速度联系起来。

这一发现可追溯到2014年11月,当时天文学家正在观测距地球3亿光年的星系。他们看到银河系的中心超大质量黑洞引诱并撕开一颗经过的恒星。这一事件被称为潮汐破坏耀斑,它产生的X射线辐射强度足以从地球上观测到。由于黑洞本身不发射很多X射线,因此一组研究人员决定详细研究这一事件。

幸运的是,在发现耀斑后,各种太空望远镜开始测量黑洞的X射线辐射。在梳理了他们的数据之后,麻省理工学院领导的团队注意到了一种特殊的趋势。他们发现,在黑洞视界附近每隔131秒就会出现一次X射线爆发——黑洞开始吞噬物质的地方。这些周期性的辐射持续了450天,使黑洞附近的X射线总辐射量增加了40%。

研究小组认为这些强大的辐射爆发实际上是由两颗星而不是一颗星引起的。2014年的原始观测结果仍然存在:一个黑洞吸引了一颗经过的恒星并将其撕成碎片。其中一些发出大量X射线辐射的恒星碎片被吸进了黑洞。不过,还有一些则停留在最内层的稳定圆轨道——即物体可以绕黑洞运行而不被黑洞吞噬的最近点。

在这个危险的近距离轨道上有另一颗恒星,被认为是一颗微小的、致密的白矮星。研究人员认为,这颗矮星的引力把明亮的恒星残骸拉了进来,在它周围形成了一个X射线光环。每次恒星围绕黑洞运行时都能看到这些X射线,即每131秒一次。

他们结合了恒星的轨道速度和黑洞的质量,这个质量被认为是太阳质量的一百万倍,来计算黑洞旋转的速度。根据他们的计算,黑洞的旋转速度几乎是光速的一半。

麻省理工学院(MIT)博士后、论文的主要作者德赫拉吉·帕沙姆(Dheeraj Pasham)在一次媒体发布会上说:这并不是超快的——还有其他一些黑洞的旋转速度估计接近光速的99%。但这是我们第一次能够利用潮汐干扰耀斑来计算超大质量黑洞的旋转速度。

这些事件只会发射几百年的X光,所以捕获X光的几率是极其罕见的。即便如此,研究人员计划在年轻和年长的黑洞周围寻找更多的耀斑事件。通过比较不同年龄黑洞的速度,研究人员可以确定它们是否会变得更快,并且随着时间的推移变得更强大。这些数据可以揭示它们神秘的进化过程,并揭示它们是如何以星系的恒星为食的。

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