一個超大質(zhì)量黑洞最近吞噬天體留下的殘骸讓科學(xué)家們能夠計算出這個怪物黑洞的旋轉(zhuǎn)速度，計算結(jié)果令人難以置信。

研究小組成員說，這個被稱為ASASSN-14li的巨大黑洞正在以至少50%的光速旋轉(zhuǎn)。

“這個黑洞的視界大約是地球的300倍大，”該研究的合著者、麻省理工學(xué)院的羅恩·雷米勒德在一份聲明中說。(視界相當(dāng)于黑洞的邊界，一旦進(jìn)入這個邊界，任何東西，甚至是光，都無法逃脫黑洞的引力控制。)

“但是黑洞的旋轉(zhuǎn)速度非常快，它可以在大約兩分鐘內(nèi)就完成一次自轉(zhuǎn)，而我們的星球自轉(zhuǎn)需要24小時，”雷米勒德補充說。

這幅插畫展示了一個超大質(zhì)量黑洞附近的區(qū)域，一顆恒星離黑洞太近而被撕裂。恒星的一些殘骸被拉進(jìn)一個明亮x射線圓盤，它們會在那里先圍繞著黑洞旋轉(zhuǎn)，然后再越過黑洞視界，越過了黑洞視界之后，任何東西，包括光，都無法逃脫黑洞的引力。這個細(xì)長的點描繪了圓盤上的一個明亮區(qū)域，這導(dǎo)致了x射線源亮度的產(chǎn)生了定期變化，從而使得科學(xué)家可以估計黑洞的自旋速率。來源：Illustration: NASA/CXC/M.Weiss; X-ray: NASA/CXC/MIT/D. Pasham et al: Optical: HST/STScI/I. Arcavi

ASASSN-14li黑洞位于距離地球2.9億光年的星系中心，其質(zhì)量是太陽的100萬到1000萬倍。所以，它的質(zhì)量相當(dāng)于銀河系核心的黑洞，也就是人馬座A*，它的質(zhì)量大約是太陽的400萬倍。(超大質(zhì)量黑洞會變得更重;一些黑洞的質(zhì)量甚至達(dá)到了數(shù)百億倍太陽質(zhì)量。

ASASSN-14li黑洞于2014年11月被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時它撕裂了一顆離它太近的恒星。這一戲劇性的事件引發(fā)了一道明亮的閃光，被一個名為“全天空超新星自動觀測”(All-Sky Automated Survey for Supernovae，這個黑洞的名字也由此而來)的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)。

在這項新的研究中，同樣來自麻省理工學(xué)院的Dheeraj Pasham領(lǐng)導(dǎo)的一個小組觀察到了來自ASASSN-14li黑洞系統(tǒng)的x射線。研究人員分析了許多儀器收集的數(shù)據(jù)，其中包括美國宇航局的錢德拉x射線天文臺、尼爾·蓋恩斯·斯威夫特太空望遠(yuǎn)鏡、以及歐洲航天局的XMM -牛頓衛(wèi)星所收集的數(shù)據(jù)。

這些數(shù)據(jù)集都顯示了一個閃爍現(xiàn)象：ASASSN-14li黑洞的x射線輻射每131秒就會上升和下降一次。研究小組成員說，這個規(guī)律的信號很可能是由一團恒星殘骸造成的，它在非常靠近黑洞視界的地方圍繞著黑洞旋轉(zhuǎn)的。

科學(xué)家們利用NASA的錢德拉(Chandra)和哈勃(Hubble)太空望遠(yuǎn)鏡，以及其他儀器，研究了ASASSN-14li的超大質(zhì)量黑洞系統(tǒng)，并確定了黑洞的自旋速率，這是天文學(xué)家一直難以測量的一個基本性質(zhì)。來源： X-ray: NASA/CXC/MIT/D. Pasham et al: Optical: HST/STScI/I. Arcavi

Pasham在同一份聲明中說：“我們可以追蹤這片明亮的x射線區(qū)域環(huán)繞黑洞的軌跡，這可以讓我們追蹤到圓盤中物質(zhì)旋轉(zhuǎn)的速度有多快，這就給了我們關(guān)于超大質(zhì)量黑洞自身自旋速率的信息。”

這種旋轉(zhuǎn)速度雖然確實是令人印象深刻，但并非史無前例。迄今為止，僅幾個旋轉(zhuǎn)速率被記錄下來的超大質(zhì)量黑洞它們的自旋速率都位于這種極端附近，它們的旋轉(zhuǎn)速度一般在光速的33%到84%之間。

Pasham周三(1月9日)在于西雅圖舉行的美國天文學(xué)會(AAS)第233次會議上公布了這一新結(jié)果，它可以幫助天文學(xué)家更好地理解超大質(zhì)量黑洞如何演化而來。

Pasham說，這些龐然大物可以通過兩種主要方式成長——星系規(guī)模的合并，和/或通過穩(wěn)定地吸收附近較小的物質(zhì)。一個相對較低的旋轉(zhuǎn)速率將意味著合并是主要形成因素，因為這些隨機的撞擊很可能不會讓不斷增長的黑洞繼續(xù)以相同的方向旋轉(zhuǎn)。

然而，“如果你有一個快速自旋的超大質(zhì)量黑洞，這就告訴我們，穩(wěn)定的吸收物質(zhì)更可能是主導(dǎo)的形成原因，”Pasham在周三的AAS新聞發(fā)布會上說。

這項新研究于周三也在《科學(xué)》雜志的網(wǎng)站上發(fā)表。

總結(jié)

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