黑洞旋轉近光速 美歐研究首確認

【大紀元記者李小奕報道】 美國及歐洲太空研究機構發表研究結果指出，他們發現質量是太陽200萬倍的超級大黑洞以近光速的速率旋轉。這是科學家首次準確測量黑洞的旋轉速度。

再度驗證廣義相對論

　　《自然》雜誌發表的這項新研究結果指出，美國太空總署的核光譜望遠鏡陣列和歐洲太空總署的X射線多鏡面任務牛頓衛星兩大X射線太空觀測站攜手合作，首次準確量測出質量是太陽200萬倍的超級大黑洞的旋轉速率。這顆位於NGC 1365銀河系中心的超級大黑洞旋轉的速率，幾乎達到愛因斯坦重力理論的極限值即光速。廣義相對論認為重力會扭曲時空、宇宙結構，以及行經重力場的光。此項觀測研究也再次驗證愛因斯坦的廣義相對論。

　　黑洞是宇宙中超大質量的天體。根據廣義相對論，其產生的巨大重力場會吞噬任何物質與輻射，包括光。因此科學家只能藉由測量其對周圍天體的作用，來間接觀測或推測黑洞的存在。這種「太空怪物」的質量可達太陽的數百萬倍至數十億倍，形成「超級大黑洞」，它深藏在銀河系中心，密度濃厚無比。

　　美國哈佛大學史密森天體物理學中心暨意大利國家天體物理研究所的天文學家吉多．瑞薩里提認為，超級大黑洞在宇宙初期像小種子般形成後，開始吞噬宿主星系中的星體和氣體，或當星系間產生碰撞時與別的巨型黑洞融合，藉此逐漸成長。

　　這項發現解決了此類黑洞相關量測上爭議已久的問題，並使科學家能更了解黑洞和星系的演化過程。美國太空總署核光譜望遠鏡陣列的科學家婁．卡魯真斯基認為，這是黑洞科學界非常重要的發現。

解決X射線觀測問題

　　當宇宙物質受黑洞重力向內拉扯時，會形成狀如薄煎餅的吸積盤環繞在超級大黑洞周圍。由於黑洞不斷收縮、融合的過程，最終會將周遭的物質合成為鐵元素，因此天文學家便透過分析吸積盤中流動的鐵原子散出的X射線，間接發現黑洞並對之進行研究。

　　但由於瀰漫黑洞的氣狀雲層遮掩著黑洞，混淆觀測結果，致使科學家一直以來都無法確切掌握量測結果和黑洞旋轉的速率。美國太空總署2012年6月啟動的核光譜望遠鏡陣列探勘任務解決了這個難題。這架望遠鏡能鉅細靡遺地偵測最高能量的X射線，配合X射線多鏡面任務牛頓衛星與美國太空總署的錢德拉望遠鏡等觀測低能量X射線的天文望遠鏡，就能觀測到更廣域的X射線能量，進一步洞察黑洞的周遭區域。

　　天文學家在最新研究中，運用核光譜望遠鏡陣列探勘任務和X射線多鏡面任務牛頓衛星，同步觀察位於NGC 1365銀河系的黑洞。當X射線多鏡面任務牛頓衛星偵測出鐵原子射出的光被扭曲時，核光譜望遠鏡陣列探勘任務證實這種變形正是來自黑洞的重力，而非附近的氣狀雲層。由後者觀測到的高能量X射線數據可知，愈靠近黑洞，其變形效應愈受到重力的影響。而根據廣義相對論，黑洞旋轉得越快，吸積盤就越靠近黑洞，從吸積盤湧出的X射線也會被強大重力扭曲得更厲害。

　　排除雲層遮掩的可能性後，科學家現在可針對鐵原子的失真特徵，明確無誤地測定超級大黑洞的旋轉速率。這項研究結果同樣解決先前其它幾個黑洞觀測數據上的困惑。準確測定超級大黑洞的旋轉速率，對於了解黑洞及其宿主星系的來歷很重要。◇