钱德拉（Chandra）认为横跨宇宙海旋转黑洞

时间：2022-02-20 16:25:06 来源：

一项新的研究揭示了一些遥远，快速增长的超大质量黑洞的旋转速度，其中一个黑洞周围的物质以大于光速70％的速度旋转。天文学家使用钱德拉研究了物质的吸积盘研究人员使用了引力透镜，该透镜由于时空的弯曲而产生了背景物体的多个图像。

就像海洋中的漩涡一样，太空中旋转的黑洞在它们周围形成了漩涡状的洪流。但是，黑洞不会产生风或水的漩涡。相反，它们会产生加热到亿万度的气体和尘埃盘，并在X射线光下发光。

天文学家利用来自NASA钱德拉X射线天文台的数据和数十亿光年的机会对准，部署了一项新技术来测量五个超大质量黑洞的旋转。这些宇宙涡旋之一中的物质以大于光速约70％的速度绕其黑洞旋转。

天文学家利用了一种自然现象，即重力透镜。像爱因斯坦所预言的那样，只要正确对齐，大物体（例如大星系）的时空弯曲就可以放大并产生远处物体的多个图像。

在这项最新研究中，天文学家使用钱德拉（Chandra）和引力透镜研究了六个类星体，每个类星体由一个超大质量的黑洞组成，该黑洞迅速消耗了周围吸积盘中的物质。通过介入星系对来自每个类星体的光进行引力透镜成像，已为每个类星体创建了多个图像，如四个目标的Chandra图像所示。需要Chandra敏锐的成像能力来分离每个类星体的多个镜头图像。

研究人员在这项研究中取得的关键进展是，他们利用了“微透镜”技术，即介于中间的透镜星系中的单个恒星为来自类星体的光提供了额外的放大。放大倍数越高，表示产生X射线的区域越小。

然后，研究人员利用了一个旋转的黑洞正在拖曳周围空间的特性，它使物质能够比非旋转黑洞更靠近黑洞轨道运行。因此，对应于紧密轨道的较小发射区域通常意味着旋转速度更快的黑洞。作者从他们的微透镜分析得出结论，X射线来自一个很小的区域，因此黑洞必须迅速旋转。

结果表明，透镜状类星体中的一个黑洞，称为“爱因斯坦十字架”，正在以或几乎以最大可能的速度旋转。这对应于事件视界，即黑洞的无可逆转点，以光速旋转（每小时约6.7亿英里）。样本中的其他四个黑洞平均以最大速度的一半旋转。（第6次无法估算旋转。）

对于爱因斯坦十字架，X射线的辐射来自盘的一部分，其小于事件视界大小的约2.5倍，而对于其他4个类星体，X射线来自于其大小的4至5倍的区域事件范围。

这些黑洞怎么会这么快旋转？研究人员认为，这些超大质量黑洞可能是通过数十亿年的积累而形成的，而这些物质的堆积是通过自吸盘以相似的旋转方向和方向而不是随机的方向来进行的。就像不断旋转的旋转木马一样，黑洞不断加快速度。

当围绕黑洞的吸积盘在黑洞附近的盘上方形成数百万度的云或电晕时，会产生Chandra检测到的X射线。来自该电晕的X射线从吸积盘的内边缘反射，黑洞附近的强大重力使反射的X射线光谱失真，即在不同能量下看到的X射线数量。在这里研究的类星体的X射线光谱中看到了很大的变形，这表明圆盘的内边缘必须靠近黑洞，这进一步证明了它们必须快速旋转。

类星体距地球的距离为88亿至109亿光年，黑洞的质量为太阳的160到5亿倍。这些观测结果是用钱德拉引力类星体进行的最长观测，总暴露时间在1.7至5.4天之间。

描述这些结果的论文发表在7月2日的《天体物理学杂志》上。作者是俄克拉荷马州诺曼俄克拉荷马大学的戴新宇，肖恩·斯蒂尔和爱德华多·盖拉斯，马里兰州安纳波利斯的美国海军学院的克里斯托弗·摩根，佛罗里达州塔拉哈西的佛罗里达州立大学的陈斌。

NASA位于阿拉巴马州汉斯维尔的马歇尔太空飞行中心负责管理NASA华盛顿州科学任务局的Chandra计划。位于马萨诸塞州剑桥市的史密森尼天体物理天文台控制着钱德拉的科学和飞行业务。

纸：用微透镜约束类星相对论反射区和自旋

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