科学家说,银河系的黑洞正在以接近最大的速度旋转
选择宇宙中的任何物体,它很可能在旋转。小行星首尾颠簸,行星和卫星在它们的轴上旋转,甚至黑洞纺。
对于所有旋转的东西,它都有一个可以旋转的最大速率。这黑洞在我们的银河系中,它正在以接近的最大速度旋转。
对于像地球这样的物体,最大自转速率由其表面重力定义。我们站在地球上时感受到的重量不仅仅是由于地球的引力。
重力将我们拉向世界的中心,但地球的自转也倾向于将我们向外甩离地球。这种“离心力”很小,但这确实意味着你在赤道的重量只是比在北极或南极的重量略轻。
在我们的 24 小时工作中,赤道和两极之间的重量差异仅为 0.3%。但土星一天10小时意味着相差19%。如此之多,以至于土星在赤道处向外弯曲了一点。
现在想象一下,一颗行星旋转得如此之快,以至于差异是 100%。在这一点上,行星的引力及其在赤道上的离心力将抵消。
如果世界旋转得更快,它就会分崩离析。它可能会以更慢的旋转速度飞散,但这显然是最大的旋转速度。
对于黑洞来说,情况有点不同。黑洞不是具有物理表面的物体。它们不是由可能飞散的材料制成的。但它们仍然具有最大的旋转速率。
黑洞由其巨大的引力定义,这扭曲了它们周围的空间和时间。黑洞的事件视界标志着附近天体的不归路,但它不是一个物理表面。
黑洞的旋转也不是由物理质量的自旋来定义的,而是由黑洞周围时空的扭曲来定义的。当地球等物体旋转时,它们会非常轻微地扭曲周围的空间。这种效果被称为帧拖动。
黑洞的自旋是由这种拖帧效应定义的。黑洞在没有物质物理旋转的情况下旋转,只是一个扭曲的时空结构。这意味着由于空间和时间的固有特性,这种旋转有一个上限。
在爱因斯坦的方程中广义相对论,黑洞的自旋由称为 A 的量测量,其中 A 必须介于 0 和 1 之间。如果黑洞没有自旋,则 a = 0,如果它处于最大旋转状态,则 a = 1。
这给我们带来了一项关于银河系中超大质量黑洞旋转的新研究。研究小组研究了黑洞的无线电和X射线观测,以估计其自旋。
由于黑洞附近时空的拖拽,来自黑洞附近物质的光谱被扭曲。通过观察不同波长的光强度,研究小组能够估计出自旋量。
他们发现,我们黑洞的A值在0.84到0.96之间,这意味着它的旋转速度非常快。在估计旋转的上限范围内,它将以接近最大速率旋转。
这甚至高于M87中黑洞的自旋参数,其中a估计在0.89到0.91之间。