臺北市立天文科學教育館 2020-10-18 訊

科學家找到研究銀心黑洞自轉的方法

物理學家認為黑洞只有三個獨立的特性：質量、電荷、和角動量。由於黑洞所捕獲的物質基本上是電中性，因此黑洞的電荷應幾乎為零。而黑洞的質量決定其事件視界的大小，可以通過周圍物質運動的軌道測量質量。但是，黑洞的旋轉就很難研究了。黑洞會如同恆星或行星自轉，可是黑洞沒有像恆星和行星那樣的物理表面提供測量。由於與質量一樣，黑洞自旋也是一種時空性質，因此自旋會造成空間改變，要測量黑洞的自旋，需要研究物質在黑洞附近的行為。目前已測量到超大質量黑洞的自旋。如研究其吸積盤發出的 X 射線會受自旋改變能量，或如 M87 影像中，朝向我們旋轉的一側的光環更亮。但是我們不知道銀河系中心黑洞的自旋，由於銀心黑洞不是很活躍，也比 M87 中的黑洞小得多。我們不能通過觀察它附近的光來測量它的自旋。但是在 Astrophysical Journal Letters 的論文提出另一種測量自旋的方法。

黑洞與吸積盤同向或不同向轉動的 X 光波段能量分佈圖。

作者提出參考系拖曳 (Frame-dragging)方式，當質量旋轉時，它會稍微扭曲周圍的空間。這種現象已經由測量繞地人造衛星證實。雖然黑洞無法如地球，在其周圍的軌道上放置探測器測量，但是作者認為可測量黑洞周圍恆星運動證實。尤其大約有 40 顆被編號 S 的恆星，其軌道非常靠近黑洞，隨著時間的推移，它們的軌道會因參考系拖曳的效果而改變。如果可以測量這些偏移，就可以測量自旋。在這項新研究中，團隊研究了 S 星的軌道，沒有發現參考系拖曳效應，因此銀心黑洞必定緩慢旋轉，可能其旋轉度小於黑洞最大可能旋轉度的 10％。相較之下 M87 黑洞的旋轉速度快多了。（編譯／李瑾）

 
資料來源：Universe Today

原文網址：https://www.tam.museum/astronomy/astronomy_detail.php?lang=tw&id=1066