天文学家用新方法计算超大质量黑洞自旋速度

黑洞，这个宇宙中的神秘存在，可以用两个基本特性来描绘其特性——质量和自旋。早在几十年前，人们就已经能够准确地测量出黑洞的质量，然而要探测其自转速度却一直是天文学家面临的难题。近日，英国的天文学家们带来了一项新突破，他们找到了一种更为直接的方法来测量超大质量黑洞的自转速度，这一发现被《自然》网站所报道。

传统的方法自1995年提出以来一直备受争议。由于黑洞的事件视界无法发出光线，天文学家们转而寻找了一个替代的观测指标——X射线。传统的方法依赖于对黑洞冕中发出的X射线的探测，而这个冕位于黑洞吸积盘平面的上下位置。吸积盘反射的X射线飞向地球，其中有时能分辨出明显的铁特征谱线。黑洞的转速越高，吸积盘距离事件视界越近，强大的万有引力会扭曲铁线，使其扩展到更宽的X射线能量范围。今年年初，科学家们利用NASA的核光谱望远镜阵列数据，公布了新的自转速度测量结果。

在新研究中，研究团队采取了不同的策略。他们利用欧洲空间局的XMM-Newton卫星，专注于从吸积盘直接发出的更微弱的低能X射线，而非铁特征线。他们的目标是一个距离地球约1.5亿秒差距、质量相当于太阳1000万倍的黑洞。通过对这些微弱信号的细致分析，科学家们发现X射线的频谱形状间接揭示了吸积盘最深处的温度信息。而这与物质距离事件视界的远近以及黑洞自转速度有着紧密联系。经过精确计算，结果显示大多数黑洞的自转速度达到了光速的86%。

新研究的负责人，英国杜伦大学的天文学家克里斯·多恩提出了质疑传统“铁线法”的观点。根据传统方法计算出的结果，多数超大质量黑洞自转速度接近光速的90%。这一差异引发了关于黑洞形成机制的讨论。如果黑洞的自转速度真的如此之高，那么它们可能是由大型星系之间的碰撞合并形成的；而如果自转速度如新研究所示较慢，则可能表明它们是由周围物质的逐渐积聚而形成的。英国剑桥大学的天文学家安德鲁·菲比恩表示：“我们正在逐步构建一个关于黑洞自转的全面图像。”随着科学家们继续探索并测量更多黑洞的自转速度，他们希望能够揭示随着宇宙时间的推移，自转速度的变化情况。这将为我们理解星系的演化历史提供宝贵的线索。