[新聞] 超大質量黑洞轉速也超級
超大質量黑洞轉速也超級
http://asweb.asiaa.sinica.edu.tw/modules/tadnews/index.php?nsn=14
轉載自中研院天文網
想像一個有321萬公里那麼寬的球體，距離差不多有地球到月球8倍那麼遠，轉速極快以
致於球體表面的運動速度接近光速。宇宙中，這樣的天體真的存在，就在螺旋星系
NGC1365的中心。
天文學家採用NuSTAR這支光譜望遠鏡陣列和XMM-Newton 這座X射線太空望遠鏡的資料，測
出了上述這令人咋舌的自旋速度。
這是超大質量黑洞的自旋速度首度被實際測量出來。這項發現也刊在國際期刊Nature。
黑洞的重力極強，當黑洞自旋的時候，周圍的空間也被拉扯而跟著轉。這個自轉的洞有一
道邊線，邊線叫做事件視界(event horizon)。任何物體超越了事件視界都會被黑洞拉進
去。朝內被旋捲進去的物質以吸積的方式呈盤狀聚集，在摩擦生熱時，物質發出X射線。
為了得知吸積盤內緣邊界的位置，研究人員測量NGC 1365中心，所測量的這個特別的臨界
區域，英文叫做”Innermost Stable Circular Orbit”，如同字面表達的意義一樣，就
是「物體能以軌道穩定運行的最內圈範圍」，也就是盤面上的物質一旦越界，就永遠逃不
出黑洞勢力的那個邊界，這條線的範圍要怎麼畫、畫在哪裡，必須靠黑洞的自旋資料才能
計算出來。
為什麼天文學家要知道關於黑洞的事情？原因好幾個，但從物理上來說，黑洞定義只靠兩
個數字就決定：質量和自旋。搞定黑洞非得先搞定這兩個數字才行。
取得關於黑洞相關知識還有個更重要的原因，黑洞自旋會透露出關於它的過去的幾絲玄機
，延伸之餘，那也有助於更了解黑洞所在的那顆星系的演化過程，可以說，黑洞自旋是整
個星系歷史的記憶和記錄。
雖然NGC 1365中心的超大質量黑洞現在已經長大到幾百萬太陽質量，它並非一出生就如此
壯碩。這是它幾十億年下來，吸積恆星和氣體、吞併其他黑洞的結果。
由角動量轉換產生的自旋，其實和玩盪鞦韆有個很類似的地方：要是鞦韆擺盪時你沒事就
亂踢幾下，結果鞦韆就不可能會盪得很高。但要是每次鞦韆從高點盪下來的時候都加把勁
踢它一下，結果，鞦韆就會越盪越高了，因為角動量增加。
黑洞又怎麼類似呢？同時從好幾個方向拉一些物質進來的黑洞，自旋會比較慢。本次研究
中，因為從NGC 1365得知了黑洞的自旋轉速幾乎已經接近極限，所以推論之下，可能它的
中心黑洞必然是已經經過了”orderly accretion”這種「有秩序的吸積」過程，顯然不
僅只是在幾次隨意的吸積事件後就可以變成這麼大。
研究超大質量黑洞，同時也讓理論學者有機會去試驗愛因斯坦的廣義相對論，看它是否在
極端條件下仍然適用。相對論描述重力如何影響空時結構，而黑洞周圍的時空毫無疑問是
全宇宙被重力扭曲到最嚴重變形的地方。
該團隊還對NGC 1365這個星系做了其他觀測，以便深入探討除了黑洞自旋外，還有其他哪
些變數會因為時間不同而有所改變。這些資料目前正在分析當中。同時，其他團隊也用前
述NuSTAR和XMM-Newton這兩支望遠鏡對其他超大質量黑洞做觀測。(Lauren譯）
參考資料：http://www.cfa.harvard.edu/news/2013/pr201307.html
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