天文新發現聚焦「愛因斯坦十字」
2019 年 07 月 08 日
愛因斯坦十字（ Einstein’s Cross ）位于飛馬座內，是引力透鏡效應最著名的例證之一。它包括較遠處一個類星體的四重影像，以及較近處被稱為修茲勞的透鏡的前景星系核心。(J. Rhoads/WIYN/AURA/NOAO/NSF)
像海洋裡的漩渦一樣，高速旋轉的黑洞在宇宙空間中也會「攪出」激流，轉得越快威力越大。然而，黑洞產生的不是風渦或水渦，而是圍繞在其周圍由塵埃和氣體組成的吸積盤（ accretion disc ）。這些吸積盤內溫度高達幾億度，並發出 X 射線。
天文學家稱，旋轉中的黑洞對周圍時空產生參考系拖拽（ frame-dragging ）或慣性系拖拽（ Inertial frame dragging ）效果，意思是說轉得越快的黑洞，其周圍的吸積盤距離中心越近。
高速旋轉的吸積盤在其上方產生冠狀物質（ corona ）並發出 X 射線。 X 射線區域越小，說明這個吸積盤距離中心越近，也就意味著這個黑洞轉的越快。
一組科學家利用新技術觀測吸積盤放射 X 射線的區域範圍，算出了五個距離地球 88 億至 109 億光年處類星體內吸積盤和黑洞旋轉的速度，最快的一個吸積盤轉速達 0.7 倍光速，意味著其內部黑洞事件視界（ event horizon ）的轉速接近光速。這是迄今為止科學家認為黑洞能達到的最快轉速。
類星體就是類似恆星的天體的簡稱，它們是極度明亮、非常活躍的星系內核。現在天文學家發現，大多數星系的核心都有一個特大質量黑洞，這些大型黑洞為類星體提供能量。類星體是目前觀測到的宇宙中最明亮的天體類型之一。
奧克拉荷馬大學（ University of Oklahoma ）的天文學家戴新宇（ Xinyu Dai ，音譯）和同事們，利用美國宇航局（ NASA ）錢德拉 X 射線天文台（ Chandra X-ray Observatory ）的數據，結合微引力透鏡（ microlensing ）技術，探測到這些遙遠天體內部小範圍區域的情況——類似用放大鏡觀測這些天體的內部 X 射線的範圍。
他們發現，轉得最快的是其中一顆名為「愛因斯坦十字」（ Einstein’s Cross ）的類星體，觀測到它的 X 射線範圍僅是黑洞事件視界範圍的 2.5 倍，由此算出其吸積盤以 70%光速旋轉——是目前科學家見過的最快的轉速。
研究人員表示，這也意味著這個黑洞的事件視界以近光速旋轉。一般認為黑洞的事件視界就是黑洞裡外時空的分界線，簡單理解就是黑洞的邊緣。
其它四個類星體檢測到的 X 射線範圍是各自內部黑洞事件視界的 4～5 倍，說明它們的轉速是「愛因斯坦十字」黑洞的一半左右。
研究人員說，這幾個黑洞都非常大，有 1.6 億至 5 億倍太陽的質量。作為比較，我們銀河系中心超大黑洞只有 400 個太陽質量，相對「平靜」很多。
這份研究 7 月 2 日發表在《天文物理期刊通訊》（ Astrophysical Journal Letters ）上。
