望远镜显示银河系的黑洞准备爆发了 _银河系

这位艺术家的插图显示了我们银河系中心超大质量黑洞和周围物质的横截面。图像：美国国家航空航天局/CXC/魏斯
据美国宇航局（李·莫宏）：这位艺术家的插图描绘了一项关于我们银河系中心的超大质量黑洞人马座A*（缩写为Sgr A*）的新研究结果。正如我们最新的新闻稿中所报道的那样，这一结果发现Sgr A*旋转如此之快，以至于它扭曲了时空——即时间和三维空间——以便它看起来更像一个足球。
这些结果是由美国国家航空航天局的钱德拉X射线天文台和美国国家科学基金会的卡尔·简斯基甚大阵列（VLA）得出的。一组研究人员应用了一种新方法，该方法使用X射线和无线电数据，根据物质如何流向和远离黑洞来确定Sgr A*的旋转速度。他们发现Sgr A*的旋转角速度约为最大可能值的60%，角动量约为最大可能值的90% 。
黑洞有两个基本属性:质量（重量）和自旋（旋转速度）。确定这两个值中的任何一个都可以告诉科学家关于任何黑洞及其行为的大量信息。过去，天文学家使用不同的技术对Sgr A*的旋转速度进行了其他几次估计，结果从Sgr A*完全不旋转到它几乎以最大速度旋转不等。
新的研究表明Sgr A*实际上正在快速旋转，这导致其周围的时空被压缩。该图显示了Sgr A*的横截面以及在圆盘中围绕它旋转的物质。中间的黑色球体代表了黑洞的所谓事件视界，没有任何东西，甚至是光，可以从这个点逃脱。
从侧面观察旋转的黑洞，如图所示，周围的时空形状像一个足球。旋转越快，足球越平。
两侧的黄橙色物质代表围绕Sgr A*旋转的气体。这种物质不可避免地冲向黑洞，一旦落入足球形状中，就会穿过事件视界。因此，足球形状内部但在事件视界外部的区域被描绘为空腔。蓝色斑点显示喷流从旋转黑洞的两极喷出。从顶部俯视黑洞，沿着喷流的圆筒，时空是一个圆形。
黑洞的旋转可以作为一种重要的能量来源。旋转的超大质量黑洞在其自旋能量被提取时会产生平行的外流，如喷流，这要求黑洞附近至少存在一些物质。由于Sgr A*周围的燃料有限，这个黑洞在最近几千年里一直相对平静，喷流相对较弱。然而，这项工作表明，如果Sgr A*附近的物质数量增加，这种情况可能会发生变化。

人马座A*及其周围区域的钱德拉X射线图像。图像：美国国家航空航天局/CXC/威斯康星大学/白等。
为了确定Sgr A*的自旋，作者使用了一种基于经验的技术，称为“外流法”，该方法详细描述了黑洞的自旋与其质量、黑洞附近物质的属性和外流属性之间的关系。准直流出产生无线电波，而黑洞周围的气体盘负责X射线发射。通过这种方法，研究人员将钱德拉和VLA的数据与其他望远镜对黑洞质量的独立估计结合起来，以限制黑洞的旋转。
由露丝·戴利（宾夕法尼亚州立大学）领导的描述这些结果的论文发表在2024年1月发行的《皇家天文学会月报》上，并在https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2024MNRAS.527网站上发布..428d/摘要。其他作者是Biny Sebastian（加拿大马尼托巴大学）、Megan Donahue（密歇根州立大学）、Christopher O‘DEA（马尼托巴大学）、Daryl Haggard（麦吉尔大学）和Anan Lu（麦吉尔大学）。
美国国家航空航天局的马歇尔太空飞行中心管理钱德拉计划。史密森尼天体物理天文台的钱德拉X射线中心控制着马萨诸塞州剑桥的科学操作和马萨诸塞州伯灵顿的飞行操作。