天文学家用新方法计算超大质量黑洞自旋速度

黑洞，这个宇宙中的神秘存在，可以仅用两个基本特征来描绘其特性：巨大的质量和独特的自转。早在几十年前，科学家们就能准确地测量出黑洞的质量，然而要探测其自转速度却一直是一项艰巨的任务。英国的天文学家们最近带来了令人振奋的新消息，他们采用了一种新方法，更直接地测量了超大质量黑洞的自旋速度。

传统的测量方法基于这样一个原理：在黑洞自转的事件视界中，光线无法逃脱，但天文学家们找到了一个巧妙的替代方法——通过探测黑洞冕发出的X射线来研究。这个传统方法主要依赖于对黑洞冕中上下位置的吸积盘反射的X射线的观测。尤其是铁的特征谱线，在黑洞高速自转时，由于强大的万有引力作用，这些谱线会被扭曲并扩展到更宽的X射线能量范围。今年二月，科学家们就利用NASA的核光谱望远镜阵列（NuSTAR）观测数据得出了自旋结果。NuSTAR的高能X射线探测能力使得研究人员能够清晰地分辨出黑洞引力对铁特征谱线的影响。

在新研究中，研究团队将目光转向了直接从吸积盘发出的低能X射线，而不是传统的铁线。他们的目标是一个距离地球约1.5亿秒差距、质量相当于太阳千万倍的黑洞。通过观察X射线的频谱形状，科学家们间接地获取了吸积盘最深处的温度信息。这个信息对于理解物质与黑洞事件视界之间的距离以及黑洞自旋速度至关重要。计算结果表明，大多数黑洞的自旋速度大约是光速的86%。

英国杜伦大学的天文学家克里斯·多恩，作为新研究的负责人，对于他们的成果有着深刻的见解。他提出，新方法的计算结果对传统的“铁线法”提出了挑战。如果超大质量黑洞的自旋速度真的如新方法所揭示的那样，那么这些黑洞可能并非由主要星系之间的碰撞合并形成，而是由周围物质的逐渐积聚而成。这是一个重大的理论转变。

这项研究正处在一个关键阶段。“我们正在探索未知。”多恩说。科学家们正在寻找各种方法来测量黑洞的自旋速度，并希望各种方法的结果能够相互验证。对于英国剑桥大学的天文学家安德鲁·菲比恩来说，“我们正在绘制关于黑洞自旋的连贯图像。”如果科学家们能够探测到更多遥远的黑洞，并绘制出随着宇宙时间变化的自旋速度图，那么这将为我们理解星系进化历史提供全新的视角。