科學家首次捕捉到旋轉黑洞的直接證據

天文學家首次直接捕獲到黑洞旋轉的證據,爲我們關於宇宙中最神祕對象的認知提供了新的見解。

這些觀測主要針對位於鄰近的M87星系中心的超大質量黑洞,其影像是由事件視界望遠鏡捕捉到的。如其他許多超大質量黑洞一樣,M87的極端噴發出強大的射流,其速度接近光速,並進入星系間空間。

雖然科學家曾預測黑洞的旋轉爲這些宇宙射流提供動力,但直接證據迄今爲止一直很少。

“在用事件視界望遠鏡成功捕獲這個星系中黑洞的影像後,這個黑洞是否旋轉一直是科學家們的關注焦點,”日本國家天文臺的Dr Kazuhiro Hada和其他作者表示。“如今的猜測已經得到了確認。這個巨大的黑洞的確在旋轉。”

M87距離地球約55百萬光年,並隱藏着一個質量是太陽的65億倍的黑洞。緊鄰黑洞的是一個氣體和塵埃組成的吸積盤,它在宇宙的邊緣旋轉。一些物質將被吞噬進黑洞,永久消失。但也有一小部分以超過光速的99.99%的速度從黑洞的兩極噴出。

理論模型提出,黑洞的旋轉是導致這種現象的關鍵。科學家們認爲盤內的帶電粒子會產生強大的磁場,當黑洞旋轉時,它會帶動這個磁場。這會強化磁場,從而使粒子以射流的形式被加速推離黑洞,並從黑洞的旋轉中提取能量。

這項最新研究發表在《自然》雜誌上,它利用了2000年到2022年針對M87的全球射電望遠鏡觀測數據。研究揭示了一個11年週期的射流循環,該射流圍繞黑洞的邊緣旋轉。這表明黑洞的旋轉軸和吸積盤之間存在一個偏移,導致射流如同旋轉的陀螺般搖擺。

研究者表示:“檢測到這種進動爲M87中的超大質量黑洞旋轉提供了明確的證據,進一步加深了我們對超大質量黑洞性質的瞭解。”

UCL的天體物理學家Dr Ziri Younsi表示:“這是令人振奮的發現,因爲它表明只有當黑洞具有旋轉時,它纔會發生進動。這雖是間接證明,但極具說服力。”

Younsi還提到,未來,通過研究黑洞的旋轉,我們可能能更深入瞭解導致超大質量黑洞形成的重大事件。“這個黑洞的旋轉和傾斜告訴我們,它的歷史中曾發生過某些巨大的變革。”他說:“這爲我們提供了關於其過去可能發生的事情的有趣線索。”

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