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科學家發現,一些超級質量的黑洞旋轉比預期的要快得多。這一發現是由於新形式的“黑洞考古學”的結果是將黑洞旋轉到他們消耗的氣體和塵埃,以增長超過70億年的宇宙歷史。
該發現,由斯隆數字天空調查(SDSS)提供的一些事情提出了一些事情。首先,早期的宇宙可能比以前懷疑更有序。其次,通過逐漸越來越大的合併鏈的超大質量黑洞的生長(隨著星係發生衝突和合併而觸發)可能是由在周圍的氣體和灰塵上備受盛宴的物體補充。
康涅狄格大學的團隊成員洛根·弗里斯(Logan Fries)說:“我們已經研究了在星系中心發現的巨型黑洞。”陳述。 “出乎意料的是,我們發現它們旋轉得太快了,無法僅由銀河合併形成。
“它們一定是由於材料掉入的很大一部分形成的,使黑洞平穩地生長並加快了旋轉的速度。”
測量巴爾克孔旋轉並不容易
儘管是塑造它們周圍整個星系的宇宙怪物,但超級質量的黑洞數百萬或數十億次(及其較小的恆星質量對應物)總體上很簡單。
它們只能通過三個特徵來單獨定義:質量,自旋,不太重要的是電荷。正如物理學家約翰·惠勒(John Wheeler)機智地解釋了這種缺乏明顯特徵的那樣:“黑洞沒有頭髮”。
弗里斯解釋說:“黑洞看起來很異國情調,但您只需兩個數字即可完全描述它們:質量和旋轉速度。” “問題在於質量很難測量,並且旋轉甚至更難。”
黑洞旋轉的速度很難與周圍扁平的氣體和灰塵(積聚磁盤)旋轉的速度區分。
團隊成員兼康涅狄格大學研究員喬納森·特朗普(Jonathan Trump)在聲明中說:“挑戰在於將黑洞的旋轉與圍繞它的積聚磁盤的旋轉分開。 “關鍵是要查看最內向的地區,那裡的氣體落入了黑洞的活動視野中。
“一個旋轉的黑洞拖延了最內向的材料以供行駛,當我們查看測量中的細節時,這會導致可觀察到的差異。”
宇宙化石記錄
該團隊解決了使用SDSS的混響映射項目確定黑洞旋轉的具有挑戰性的任務。該項目一直對數百個黑洞進行極為精確的質量測量,同時還對空隙磁盤的結構進行了詳細的觀察。
這些數據以光譜的形式出現,或者在。有了這一點,科學家可以開始測量中央黑洞旋轉的速度。
光波長的微妙變化揭示了有關黑洞旋轉的很大程度上。當材料落入黑洞中時,它也帶來了角度動量 - 旋轉揭示了黑洞過去飲食的細節。
弗里斯說:“我將這種方法稱為'黑洞考古學',因為我們正在試圖了解黑洞的質量隨著時間的流逝如何增長。” “通過看黑洞的旋轉,您實際上是在看它的化石記錄。”
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當科學家將觀察到的旋轉速率與預測的速率進行比較時,可以解碼這種“化石記錄”。
目前,受歡迎的模型表明,當他們的家庭星系碰撞並合併時,超級質量黑洞被觸發的合併增長。由於這些單獨的星系具有自身的旋轉速度和隨機取向,因此當它們合併時,這些旋轉可能會取消。或者,至少它們可以結合在一起。兩個結果應該同樣可能。
鑑於此,科學家們期望黑洞應該非常緩慢地旋轉。但是,這不是這個團隊發現的。
這項研究不僅表明許多黑洞的旋轉速度比預期的要快,而且還表明,遙遠星系中的黑洞比當地宇宙中的黑洞更快地旋轉。
這表明黑洞的旋轉可能會隨著時間的流逝而逐漸建立。可能發生的一種方法是通過黑洞的灰塵和氣體逐漸積聚的角度動量積累。
研究人員可以進一步測試這一想法並使用來自(()在運營的三年中,它一直在宇宙早期和早期時期發現超級質量的黑洞。
SDSS-V當前階段的SDSS-V主任Juna Kollmeier在聲明中說:“黑洞確實確實位於人類理解的邊界。” “我們進行大規模的調查,例如SDSS,以建立其基本特性的經驗天體物理圖片,可以將我們的理論模型對其進行測試。”
弗里斯(Fries)於1月14日在馬里蘭州國家港口的美國天文學會(AAS)舉行的第245屆會議上提出了該團隊的調查結果。
最初發布space.com。