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科学家发现,一些超级质量的黑洞旋转比预期的要快得多。这一发现是由于新形式的“黑洞考古学”的结果是将黑洞旋转到他们消耗的气体和尘埃,以增长超过70亿年的宇宙历史。
该发现,由斯隆数字天空调查(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怀疑更有序。其次,通过逐渐越来越大的合并链的超大质量黑洞的生长(随着星系发生冲突和合并而触发)可能是由在周围的气体和灰尘上备受盛宴的物体补充。
康涅狄格大学的团队成员洛根·弗里斯(Logan Fries)说:“我们已经研究了在星系中心发现的巨型黑洞。”陈述。 “出乎意料的是,我们发现它们旋转得太快了,无法仅由银河合并形成。
“它们一定是由于材料掉入的很大一部分形成的,使黑洞平稳地生长并加快了旋转的速度。”
测量巴尔克孔旋转并不容易
尽管是塑造它们周围整个星系的宇宙怪物,但超级质量的黑洞数百万或数十亿次(及其较小的恒星质量对应物)总体上很简单。
它们只能通过三个特征来单独定义:质量,自旋,不太重要的是电荷。正如物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)机智地解释了这种缺乏明显特征的那样:“黑洞没有头发”。
弗里斯解释说:“黑洞看起来很异国情调,但您只需两个数字即可完全描述它们:质量和旋转速度。” “问题在于质量很难测量,并且旋转甚至更难。”
黑洞旋转的速度很难与周围扁平的气体和灰尘(积聚磁盘)旋转的速度区分。
团队成员兼康涅狄格大学研究员乔纳森·特朗普(Jonathan Trump)在声明中说:“挑战在于将黑洞的旋转与围绕它的积聚磁盘的旋转分开。 “关键是要查看最内向的地区,那里的气体落入了黑洞的活动视野中。
“一个旋转的黑洞拖延了最内向的材料以供行驶,当我们查看测量中的细节时,这会导致可观察到的差异。”
宇宙化石记录
该团队解决了使用SDSS的混响映射项目确定黑洞旋转的具有挑战性的任务。该项目一直对数百个黑洞进行极为精确的质量测量,同时还对空隙磁盘的结构进行了详细的观察。
这些数据以光谱的形式出现,或者在。有了这一点,科学家可以开始测量中央黑洞旋转的速度。
光波长的微妙变化揭示了有关黑洞旋转的很大程度上。当材料落入黑洞中时,它也带来了角度动量 - 旋转揭示了黑洞过去饮食的细节。
弗里斯说:“我将这种方法称为'黑洞考古学',因为我们正在试图了解黑洞的质量随着时间的流逝如何增长。” “通过看黑洞的旋转,您实际上是在看它的化石记录。”
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当科学家将观察到的旋转速率与预测的速率进行比较时,可以解码这种“化石记录”。
目前,受欢迎的模型表明,当他们的家庭星系碰撞并合并时,超级质量黑洞被触发的合并增长。由于这些单独的星系具有自身的旋转速度和随机取向,因此当它们合并时,这些旋转可能会取消。或者,至少它们可以结合在一起。两个结果应该同样可能。
鉴于此,科学家们期望黑洞应该非常缓慢地旋转。但是,这不是这个团队发现的。
这项研究不仅表明许多黑洞的旋转速度比预期的要快,而且还表明,遥远星系中的黑洞比当地宇宙中的黑洞更快地旋转。
这表明黑洞的旋转可能会随着时间的流逝而逐渐建立。可能发生的一种方法是通过黑洞的灰尘和气体逐渐积聚的角度动量积累。
研究人员可以进一步测试这一想法并使用来自(()在运营的三年中,它一直在宇宙早期和早期时期发现超级质量的黑洞。
SDSS-V当前阶段的SDSS-V主任Juna Kollmeier在声明中说:“黑洞确实确实位于人类理解的边界。” “我们进行大规模的调查,例如SDSS,以建立其基本特性的经验天体物理图片,可以将我们的理论模型对其进行测试。”
弗里斯(Fries)于1月14日在马里兰州国家港口的美国天文学会(AAS)举行的第245届会议上提出了该团队的调查结果。
最初发布space.com。