英國研究確定黑洞自旋速度新方法

　　黑洞可以只用兩個基本特征來描述：質量和自旋。人們幾十年前就能測出黑洞質量，但要檢測其自旋速度還很困難，天文學家已用間接方法獲得了19個超大質量黑洞的自旋速度。據《自然》網站近日報道，英國天文學家報告稱，他們用了一種新方法來計算超大質量黑洞的自旋，比傳統方法更加直接。

　　傳統方法于1995年提出，目前仍有爭議。因為沒有光線能從黑洞旋轉的事件視界發出來，天文學家轉而尋找一個替代物——X射線。傳統方法靠探測黑洞冕中發出的X射線，黑洞冕位于黑洞吸積盤平面的上下位置。X射線被吸積盤反射而飛向地球，人們有時能分辨出其中有明顯的鐵特征譜線。黑洞轉速越高，吸積盤離黑洞的事件視界越近，萬有引力也就越強，會扭曲鐵線，使其擴展到更寬的X射線能量范圍。今年2月，天文學家公布了用美國國家航空航天局(NASA)核光譜望遠鏡陣列(NuSTAR)任務數據計算的自旋結果。NuSTAR能探測到高能X射線，讓研究人員分辨黑洞萬有引力對鐵特征譜線的影響。

　　在新研究中，研究小組利用歐洲空間局XMM-Newton衛星，研究集中在直接從吸積盤發出的更微弱的低能X射線上，而不是鐵線。目標是一個距地球約1.5億秒差距、質量是太陽1000萬倍的黑洞。X射線的頻譜形狀間接提供了吸積盤最深處的溫度信息，而物質溫度與它們離事件視界的距離和黑洞自旋的速度有關。計算表明，大多數黑洞是以86%的光速自旋。

　　新研究負責人、英國杜倫大學天文學家克里斯·多恩認為，她們的結果對“鐵線法”提出了質疑，該法計算結果顯示多數超大質量黑洞自旋達到了光速的90%。如果自旋速度有這么高，這些黑洞可能是由主要星系互相碰撞合并而成;如果速度像新研究中提出的那樣，則可能是由周圍物質的點滴積聚而成。

　　“我們正處在邊緣。”多恩說，“我們有不同的方法，但我們希望這些方法的結果都能一致。”研究人員認為，還有些差異來自自旋速度隨黑洞質量、宇宙時間的不同而產生的變化。如果能探測更遙遠的更多黑洞，最終繪出自旋速度隨宇宙時間變化圖，這些速度分布也表現了星系進化的歷史。英國劍橋大學天文學家安德魯·菲比恩說：“我們中大部分都認為，我們正在得到一個關于黑洞自旋的連貫圖像。