快看！那個黑洞轉的有光速的一半快！_風聞

原創：牧夫天文

原作：Mike Wall

編譯：滑若彤

校譯：艾宇熙 徐鵬暉

編排：葛明紅

原文鏈接：https://www.space.com/42953-black-hole-spins-at-half-light-speed.html

大家都知道，黑洞周圍有很多圍繞它旋轉並不斷被它吸入體內的物質，就像一個一直吃東西並且停不下來的怪物。巨型黑洞想把它周圍的“食物”都吃進自己肚子裏，但是吃不乾淨呀，剩下的“殘渣”就可以被科學家們用來計算這個“吃星星怪物”的自旋速度，而上週三AAS會議上發佈的關於黑洞自旋速度的結果令人十分震驚——

研究小組成員表示，這個名為ASASSN-14li的巨型黑洞的自旋速度至少達到了光速的50%。

“這個黑洞的視界大約是地球的300倍大，”該研究論文的共同作者、來自麻省理工學院的Ron Remillard在一份聲明中説。(補充：視界是黑洞引力控制的極限，包括光在內的任何東西都無法逃脱這個極限。)

“地球自轉一週的時間是24小時，相比之下，黑洞的自旋速度快到可以在兩分鐘內自轉一週。” Remillard補充説。

這是一幅藝術家的插畫，展示了一顆恆星因距離一個巨型黑洞周圍區域太近而被撕裂的畫面。一些恆星殘骸被拉扯進入吸積盤並圍繞黑洞旋轉直到越過“視界”——即上文提到的光都無法逃脱的邊界。從觀測的X射線波段看，這圍繞黑洞旋轉的恆星殘骸在吸積盤上呈現週期性的亮度變化，研究者們從而可以計算黑洞的自旋速率。

來源：插圖：NASA/CXC/M.Weiss；X射線波段:NASA/CXC/麻省理工學院/ D.Pasham等；光學波段:哈勃太空望遠鏡/太空望遠鏡科學研究所/I.Arcavi

ASASSN-14li位於一個距離地球有2.9億光年的星系的中心，其質量是太陽的100萬到1000萬倍。它的質量與銀河系中心的黑洞人馬座A*的質量相當，人馬座A*的質量約為400萬太陽質量。（超大質量黑洞可以達到更大的質量，有一些甚至可以達到數百億個太陽的質量。）

研究者們於2014年11月發現了ASASSN-14li，它撕裂了一個距離它過近的恆星併產生了一道明亮的閃光，這道閃光被一個名為“超新星全天自動巡天”的光學望遠鏡系統捕捉，研究者們進而發現並命名了這個黑洞。

在最新的研究中，同樣來自麻省理工學院的Dheeraj

Pasham領導的團隊觀察到了來自ASASSN-14li系統的X射線。研究人員分析了許多儀器收集的數據，數據來源包括美國宇航局的錢德拉X射線天文台、尼爾•蓋恩斯•斯威夫特太空望遠鏡，以及歐洲航天局的XMM

-牛頓空間望遠鏡。這些數據呈現出一致的閃爍規律：ASASSN-14li的X射線輻射以131秒的週期發生漲落。團隊成員説，這種時鐘一樣的信號很可能是由圍繞黑洞旋轉的、在視界附近的一團扭曲的恆星造成的。

科學家們利用NASA的錢德拉(Chandra)和哈勃(Hubble)太空望遠鏡，以及其他儀器，研究了ASASSN-14li的超大質量黑洞系統，並確定了黑洞的自旋速率。黑洞的自旋速率是天文學家一直難以測量的一個基本性質。

來源：X射線波段:NASA/CXC/麻省理工學院/ D.Pasham等；光學波段:哈勃太空望遠鏡/太空望遠鏡科學研究所 /I.Arcavi

“當這片明亮的X射線發射區域繞着黑洞旋轉時，我們可以通過追蹤這片區域來計算吸積盤中的物質轉的有多快，” Pasham在同一份聲明中説，“這給了我們計算超大質量黑洞自旋速率所需要的信息。”

這種黑洞自旋速度令人驚訝，但其實並非絕無僅有。迄今為止，人們觀測並計算過的幾個超大質量黑洞的自旋速率都在相同的範圍之內，它們的自旋速率一般在光速的33%到84%之間。

今年1月9日在西雅圖舉行的美國天文學年會(AAS)第233次會議上，Pasham公佈了這個新的研究成果，這將有助於天文學家們更好地理解超大質量黑洞的演化進程。

Pasham説，這些黑洞有兩種生長的方式——一是星系的合併，二是黑洞對周圍物質的持續吸收。相對較低的旋轉速率意味着星系合併是黑洞變大的主要因素，因為隨機的星系相撞很可能不會讓合併後的黑洞繼續以相同的方向加速旋轉。然而，“一個高自旋的超大質量的黑洞告訴我們，黑洞穩定的吸收周圍物質可能是它變大的主導因素，” Pasham在週三的AAS新聞發佈會上説。

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『天文時刻』 牧夫出品

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The Heart and Soul Nebulas 圖源: Mario Zauner