

任何东西都无法逃离黑洞,即使是光,因为要想摆脱其巨大的引力束缚,速度必须超过光速。据我们所知,没有任何东西能做到这一点。当物质落入黑洞的巨大“口”中时,它会被加热到数百万度,在被撕裂时发出X射线的最后哀鸣。在被称为事件视界的一个特定点,物质消失得无影无踪,再也无法被探测到。
一对X射线望远镜最近观测到了一些这样的X射线“死亡哀鸣”,并能够确定黑洞的自转速度。据参与NASA的核光谱望远镜阵列(NuSTAR)太空望远镜研究的研究人员称,这对黑洞科学来说是“极其重要”的。一个特别令人兴奋的发现是:该黑洞的自转速度几乎接近爱因斯坦引力理论所允许的极限。它的自转速度接近光速。
此次研究涉及的星系名为NGC 1365,其大小约为银河系的2倍,距离我们约6000万光年。该黑洞的质量约为太阳的200万倍。科学家们使用NuSTAR和欧洲空间局的XMM-牛顿卫星来测量其自转速度。这是黑洞的一个关键特征,与其大小以及吞噬恒星、气体甚至其他黑洞的方式有关。
问题在于,黑洞难以研究,因为,你知道,连光都无法逃脱。要测量它们,就必须测量它们对其周围环境的影响——例如,由垂死物质发出的X射线。这很难做到,因为在我们与黑洞之间可能存在阻碍物,导致X射线看起来发生扭曲。一直以来,有两种相互竞争的模型试图解释X射线为何看起来扭曲:一种是黑洞引力引起的引力畸变,另一种是中间气体尘埃云引起的畸变。
在这项新研究中,NuSTAR和XMM-牛顿卫星致力于确定哪种模型是正确的。望远镜仔细追踪了从黑洞最边缘、即事件视界(或称“不归点”)附近发出的X射线。通过结合它们各自的观测能力,这两台望远镜能够观测到广泛的X射线能量,并确定X射线并非被中间的气体云扭曲。它们看起来扭曲是因为黑洞在自转,其巨大的引力在物质旋转时扭曲了时空。这些信息被用来判断黑洞的自转速度:仅略低于宇宙速度极限。
除了关于这个特定黑洞的新信息外,这项研究还表明,黑洞观测可以消除一些歧义。这将有助于天文学家继续揭开这些星系巨兽的奥秘。一篇描述这些发现的论文本周发表在《自然》杂志上。