我们实际上不’不知道银河系有多快’巨大的黑洞正在旋转,但可能有一种方法可以找出

除非爱因斯坦错了,否则黑洞由三个属性定义:质量,自旋和电荷。黑洞的电荷应几乎为零,因为黑洞捕获的物质是电中性的。黑洞的质量决定了黑洞的大小 事件范围 可以通过多种方式进行测量,从周围物质的亮度到附近恒星的轨道运动。黑洞的旋转很难研究。

黑洞发出的X射线如何告诉我们它的旋转。图片来源:NASA / JPL-Caltech

黑洞’s的旋转基本上是其旋转。就像恒星和行星绕其轴旋​​转一样,黑洞也是如此。区别在于黑洞不’具有像恒星和行星这样的物理表面。像质量一样,黑洞自旋是时空性质。旋转确定空间如何围绕黑洞变形。要测量黑洞的自旋,您需要研究物质在黑洞附近的行为。

已经测量了一些超大质量黑洞的自旋。有几个活动的黑洞,我们可以研究其吸积盘发出的X射线。来自磁盘的X射线光从旋转中获得能量的增强,通过测量该增强,我们可以确定旋转。另一种方法是直接拍摄黑洞的图像,就像我们在M87中心拍摄的那样。我们看到的光环在朝向我们旋转的一侧更亮。

由于黑洞旋转,一侧更亮。信用:EHT协作

但是我们不’我们不知道最接近的超大质量黑洞的自旋,即我们银河系中的那个。我们的黑洞不是’非常活跃,’比M87中的小得多。我们可以’通过观察附近的光线来测量其旋转。但是在 天体物理学杂志信 认为还有另一种测量自旋的方法。

他们的方法使用称为帧拖动的属性。当质量旋转时,它会稍微扭曲周围的空间。我们知道这是真实的,因为我们’ve 测量了地球的拖帧效果’s rotation. 黑洞的旋转会产生相同类型的框架拖曳,通过对其进行测量,我们可以确定黑洞’s spin. We can’就像我们对地球所做的那样,将探测器放在黑洞周围的轨道上,但是我们可以使用下一个最好的方法。

S星团围绕我们银河系中的黑洞旋转。图片来源:NCSA,UCLA / Keck

数以百计的恒星绕着我们银河系中心的黑洞运动。其中约有四十个被称为S恒星,它们的轨道接近黑洞。随着时间的推移,它们的轨道会因拖曳帧的效果而发生移动。如果我们可以测量这些偏移,就可以测量自旋-自旋越大,轨道偏移就越大。

在这项新工作中,研究小组研究了S星星的轨道,发现没有拖曳移动的框架。考虑到我们对这些恒星的轨道的了解程度,我们知道银河系中心的黑洞必须缓慢旋转。研究小组确定其旋转度在0到1的范围内不得超过0.1,这意味着它的旋转度小于黑洞最大可能旋转度的10%。相比之下,M87的旋转’的黑洞至少为0.4。

参考: Fragione,Giacomo和Abraham Loeb。“基于附近恒星轨道的SgrA *自旋的上限.” 天体物理学杂志信 901.2(2020):L32。

参考: 内门,罗德里戈。“M87的旋转*.” 天体物理学杂志信 880.2(2019):L26。

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