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望遠鏡顯示銀河系的黑洞準備爆發了

銀河系


望遠鏡顯示銀河系的黑洞準備爆發了


這位藝術家的插圖顯示了我們銀河系中心超大質量黑洞和周圍物質的橫截面 。圖像：美國國家航空航天局/CXC/魏斯
據美國宇航局（李·莫宏）：這位藝術家的插圖描繪了一項關于我們銀河系中心的超大質量黑洞人馬座A*（縮寫為Sgr A*）的新研究結果 。正如我們最新的新聞稿中所報道的那樣，這一結果發現Sgr A*旋轉如此之快，以至于它扭曲了時空——即時間和三維空間——以便它看起來更像一個足球 。
這些結果是由美國國家航空航天局的錢德拉X射線天文臺和美國國家科學基金會的卡爾·簡斯基甚大陣列（VLA）得出的 。一組研究人員應用了一種新方法 ， 該方法使用X射線和無線電數據，根據物質如何流向和遠離黑洞來確定Sgr A*的旋轉速度 。他們發現Sgr A*的旋轉角速度約為最大可能值的60%，角動量約為最大可能值的90% 。
黑洞有兩個基本屬性:質量（重量）和自旋（旋轉速度） 。確定這兩個值中的任何一個都可以告訴科學家關于任何黑洞及其行為的大量信息 。過去，天文學家使用不同的技術對Sgr A*的旋轉速度進行了其他幾次估計，結果從Sgr A*完全不旋轉到它幾乎以最大速度旋轉不等 。
新的研究表明Sgr A*實際上正在快速旋轉，這導致其周圍的時空被壓縮 。該圖顯示了Sgr A*的橫截面以及在圓盤中圍繞它旋轉的物質 。中間的黑色球體代表了黑洞的所謂事件視界，沒有任何東西，甚至是光，可以從這個點逃脫 。
從側面觀察旋轉的黑洞，如圖所示，周圍的時空形狀像一個足球 。旋轉越快，足球越平 。
兩側的黃橙色物質代表圍繞Sgr A*旋轉的氣體 。這種物質不可避免地沖向黑洞，一旦落入足球形狀中，就會穿過事件視界 。因此 ， 足球形狀內部但在事件視界外部的區域被描繪為空腔 。藍色斑點顯示噴流從旋轉黑洞的兩極噴出 。從頂部俯視黑洞，沿著噴流的圓筒，時空是一個圓形 。
黑洞的旋轉可以作為一種重要的能量來源 。旋轉的超大質量黑洞在其自旋能量被提取時會產生平行的外流，如噴流，這要求黑洞附近至少存在一些物質 。由于Sgr A*周圍的燃料有限，這個黑洞在最近幾千年里一直相對平靜，噴流相對較弱 。然而，這項工作表明，如果Sgr A*附近的物質數量增加，這種情況可能會發生變化 。

望遠鏡顯示銀河系的黑洞準備爆發了


人馬座A*及其周圍區域的錢德拉X射線圖像 。圖像：美國國家航空航天局/CXC/威斯康星大學/白等 。
為了確定Sgr A*的自旋，作者使用了一種基于經驗的技術，稱為“外流法”，該方法詳細描述了黑洞的自旋與其質量、黑洞附近物質的屬性和外流屬性之間的關系 。準直流出產生無線電波，而黑洞周圍的氣體盤負責X射線發射 。通過這種方法，研究人員將錢德拉和VLA的數據與其他望遠鏡對黑洞質量的獨立估計結合起來 ， 以限制黑洞的旋轉 。
由露絲·戴利（賓夕法尼亞州立大學）領導的描述這些結果的論文發表在2024年1月發行的《皇家天文學會月報》上，并在https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2024MNRAS.527網站上發布..428d/摘要 。其他作者是Biny Sebastian（加拿大馬尼托巴大學）、Megan Donahue（密歇根州立大學）、Christopher O‘DEA（馬尼托巴大學）、Daryl Haggard（麥吉爾大學）和Anan Lu（麥吉爾大學） 。
美國國家航空航天局的馬歇爾太空飛行中心管理錢德拉計劃 。史密森尼天體物理天文臺的錢德拉X射線中心控制著馬薩諸塞州劍橋的科學操作和馬薩諸塞州伯靈頓的飛行操作 。