科学家发现，一些超大质量黑洞的旋转速度比预期的要快得多。这一发现是一种新形式的“黑洞考古学”的结果，它将黑洞自旋与它们所消耗的气体和尘埃联系起来，以形成超过 70 亿年的宇宙历史。
由斯隆数字巡天（SDSS）提供的调查结果表明了一些事情。其一，早期宇宙可能比之前想象的更加有序。其次，超大质量黑洞通过逐渐变大的合并链而增长。（当星系碰撞和合并时触发）可能会被贪婪地吞噬周围气体和尘埃的物体所补充。
康涅狄格大学的团队成员洛根·弗里斯 (Logan Fries) 在一份报告中表示：“我们研究了从今天到 70 亿年前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，不可能仅由星系合并形成。
“它们的大部分肯定是由落入的物质形成的，使黑洞平稳地生长并加速了它的旋转。”
测量黑洞旋转并不容易
尽管超大质量黑洞是塑造其周围整个星系的宇宙怪物，但质量是太阳数百万或数十亿倍的超大质量黑洞（以及它们的较小恒星质量的对应物）总体上相当简单。
它们可以通过三个特征来单独定义：质量、自旋，以及不太重要的电荷。正如物理学家约翰·惠勒机智地解释了这种缺乏显着特征的现象：“黑洞没有毛发。”
“黑洞看起来很奇特，但你可以用两个数字来完整地描述它们：质量和自转速度，”弗里斯解释道。 “问题是质量很难测量，而旋转则更难。”
黑洞旋转的速度很难与周围扁平的气体和尘埃云（吸积盘）的旋转速度区分开来。
“挑战在于将黑洞的自转与周围吸积盘的自转分开，”团队成员、康涅狄格大学研究员乔纳森·特朗普在声明中表示。 “关键是要观察最内部的区域，那里的气体正在落入黑洞的事件视界。
“旋转的黑洞会拖动最里面的物质，当我们观察测量的细节时，这会导致可观察到的差异。”
宇宙化石记录
该团队利用 SDSS 的混响映射项目解决了确定黑洞旋转的挑战性任务。该项目一直在对数百个黑洞进行极其精确的质量测量，同时还对空洞吸积盘的结构进行详细观察。
这些数据以光谱的形式出现，或者通过发射的光。有了这个，科学家就可以开始测量中心黑洞的旋转速度。
光波长的微妙变化揭示了黑洞旋转的大量信息。当物质落入黑洞时，它也会带来角动量——这种旋转揭示了黑洞过去饮食的细节。
“我将这种方法称为‘黑洞考古学’，因为我们试图了解黑洞的质量是如何随着时间的推移而增长的，”弗里斯说。 “通过观察黑洞的旋转，你本质上是在观察它的化石记录。”
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当科学家将观察到的旋转速率与预测的旋转速率进行比较时，就可以解码这种“化石记录”。
目前，受欢迎的模型表明，超大质量黑洞是通过其家乡星系碰撞和合并而引发的合并而增长的。由于这些单独的星系有自己的旋转速率和随机方向，因此当它们合并时，这些旋转可能会抵消。或者，至少，它们可以结合在一起。两种结果应该的可能性相同。
鉴于此，科学家预计黑洞旋转应该非常缓慢。然而，这并不是该团队发现的。
这项研究不仅揭示了许多黑洞的旋转速度比预期更快，而且还表明，更遥远的星系中的黑洞旋转速度甚至比本地宇宙中的黑洞旋转得更快。
这表明黑洞的自转可能会随着时间的推移而逐渐增强。可能发生的一种方式是黑洞通过逐渐吸积尘埃和气体来积累角动量。
研究人员可以进一步测试这个想法，并通过观察来验证这些结果(），在其三年的运行中，它一直在寻找来自宇宙越来越早时代的超大质量黑洞。
“黑洞确实处于人类理解的前沿，”SDSS 当前阶段 SDSS-V 的主任 Juna Kollmeier 在声明中表示。 “我们进行了像 SDSS 这样的大规模调查，以建立其基本属性的经验天体物理学图景，并以此来检验我们的理论模型。”
弗里斯于 1 月 14 日在马里兰州国家港举行的美国天文学会 (AAS) 第 245 届会议上介绍了该团队的发现。
最初发布于太空网。
