银河系中心的超大质量黑洞正在接近宇宙速度极限

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人马座A*的图像，银河系中心的超大质量黑洞，科学家认为它正在以尽可能快的速度旋转。(图片鸣谢:EHT协作)

（）据美国太空网（罗伯特·李）：我们银河系中心的超大质量黑洞不仅仅是在旋转——它几乎是以最大的速度旋转，拖着任何靠近它的东西一起旋转。

物理学家通过使用美国国家航空航天局的钱德拉X射线天文台来观察物质外流发出的X射线和无线电波，计算出银河系超大质量黑洞射手座A* (Sgr A*)的旋转速度。

黑洞的自旋速度被定义为“a”，并被赋予从0到1的值，1是特定黑洞的最大旋转速度，这是光速的重要部分。宾夕法尼亚州立大学的物理学家露丝·戴利(Ruth Daly)和他的同事们发现，Sgr A*的转速在0.84到0.96之间——接近黑洞宽度定义的上限。该团队在10月21日发表在《皇家天文学会月报》上的一项研究中描述了Sgr A*的极快速度。

“发现Sgr A*以最大速度旋转对我们理解黑洞形成和与这些迷人的宇宙物体相关的天体物理过程具有深远的影响，”萨塞克斯大学的理论物理学家Xavier Calmet在一封电子邮件中告诉Live Science，他没有参与这项研究。

黑洞是如此的累赘

黑洞的旋转不同于其他宇宙物体。行星、恒星和小行星是具有物理表面的固体，而黑洞实际上是被称为事件视界的外部非物理表面所包围的时空区域，任何光都无法逃离。

“行星或恒星的旋转由其质量分布决定，而黑洞的旋转由其角动量描述，”卡尔梅特说。“由于黑洞附近的极端引力，旋转导致时空变得高度弯曲和扭曲，形成了所谓的能量层。这种效应是黑洞特有的，不会发生在像行星或恒星这样的固体上。”

这意味着当它们旋转时，黑洞实际上扭曲了时空的结构，并拖着能量层内的任何东西。

这种现象被称为“帧拖动”或“透镜-三环效应”，这意味着要了解黑洞周围空间的行为方式，研究人员需要知道它的旋转。这种帧拖动也会在黑洞周围产生奇怪的视觉效果。

“当光靠近旋转的黑洞时，时空的旋转导致光的路径弯曲或扭曲，”卡尔梅特说。“这导致了一种称为引力透镜的现象，即由于旋转黑洞的引力影响，光线的轨迹发生了弯曲。拖帧效应会导致光环的形成，甚至黑洞阴影的产生。这些都是黑洞对光的引力影响的表现。”

黑洞的理论最高速度取决于它如何以物质为食，从而决定了它如何成长。

“当物质落入黑洞时，它会增加黑洞的旋转，但它能拥有的角动量是有限的，”卡尔梅特说。“另一个因素是黑洞的质量。质量越大的黑洞引力越大，增加它们的旋转就越困难。

“此外，黑洞与其周围环境(如吸积盘)之间的相互作用可以转移角动量，并影响黑洞的旋转，”他补充道。

这可以解释为什么Sgr A*的质量相当于大约450万个太阳，自旋速度在0.84到0.96之间，但星系M87中心的快速喂养超大质量黑洞——有史以来第一个被拍摄到的黑洞——正在以0.89到0.91之间的速度旋转，尽管它的质量是65亿个太阳。