人马座A*是银河系中心的超大质量黑洞，它的旋转速度会扭曲周围的时空，影响银河系的动力学，并可能影响未来恒星的形成。根据一项利用美国国家航空航天局钱德拉X射线天文台和美国国家科学基金会卡尔-詹斯基甚大阵列（VLA）的数据进行的新研究，银河系中心的超大质量黑洞正在快速旋转，将其周围的时空扭曲成一个看起来像足球的形状。
天文学家称这个巨大的黑洞为人马座A*（简称SgrA*），它距离地球约26000光年，位于银河系的中心。
黑洞有两个基本特性：质量（重量）和自旋（旋转速度）。确定这两个值中的任何一个，都能让科学家们对任何黑洞及其行为方式了如指掌。
自旋测量技术
一个研究小组采用了一种新方法，利用X射线和无线电数据，根据物质流向和流出黑洞的方式来确定SgrA*的旋转速度。他们发现SgrA*的旋转角速度--即每秒的旋转圈数--约为最大可能值的60%，而这是由于物质的运动速度无法超过光速而设定的极限。
过去，不同的天文学家使用不同的技术对SgrA*的旋转速度进行了其他一些估计，结果从SgrA*完全不旋转到几乎以最大速度旋转不等。
新研究的第一作者、宾夕法尼亚州立大学的露丝-戴利（RuthDaly）说："我们的工作可能有助于解决银河系超大质量黑洞的旋转速度问题。结果表明，SgrA*的旋转速度非常快，这很有趣，而且影响深远。"
快速旋转的影响
旋转的黑洞在旋转时会拉动"时空"（时间和三维空间的组合）和附近的物质。旋转黑洞周围的时空也会被压扁。从顶部俯视黑洞，沿着黑洞产生的任何喷流桶，时空都是一个圆形。然而，从侧面看旋转的黑洞，时空的形状就像一个足球。旋转速度越快，足球就越扁平。
黑洞的自旋可以作为一种重要的能量来源。旋转的超大质量黑洞在提取其自旋能量时会产生准直外流，即狭窄的物质束，如喷流，这就要求黑洞附近至少有一些物质。由于SgrA*周围的燃料有限，这个黑洞近千年来一直相对安静，喷流也相对较弱。然而，这项研究表明，如果斯格拉A*附近的物质数量增加，这种情况可能会改变。
人马座A*的未来
"旋转的黑洞就像发射台上的火箭，"来自加拿大温尼伯马尼托巴大学的合著者宾尼-塞巴斯蒂安说。"一旦物质足够接近，就好像有人给火箭加满了燃料，然后按下了'发射'按钮"。
这意味着，将来如果黑洞附近物质的性质和磁场强度发生变化，黑洞自旋的巨大能量的一部分可能会驱动更强大的外流。这种源物质可能来自气体，也可能来自被黑洞引力撕裂的恒星残骸，如果该恒星游荡得离斯格拉A*太近的话。
来自密歇根州立大学的合著者梅根-多纳休（MeganDonahue）说："一个星系旋转的中心黑洞所产生的喷流会深刻影响整个星系的气体供应，从而影响恒星形成的速度，甚至影响恒星是否能够形成。在银河系黑洞周围的X射线和伽马射线中看到的'费米气泡'表明，黑洞在过去可能是活跃的。测量我们黑洞的自旋是对这种情况的重要检验。"
为了确定SgrA*的自旋，作者使用了一种基于经验的理论方法，即"外流法"，该方法详细说明了黑洞的自旋与其质量、黑洞附近物质的特性以及外流特性之间的关系。准直外流产生无线电波，而黑洞周围的气体盘则产生X射线辐射。利用这种方法，研究人员将钱德拉和VLA的数据与其他望远镜对黑洞质量的独立估计结合起来，对黑洞的自旋进行了约束。
合著者之一、加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的AnanLu说："我们对SgrA*有特殊的看法，因为它是离我们最近的超大质量黑洞。虽然它现在很安静，但我们的工作表明，未来它将对周围的物质产生无比强大的冲击力。这可能发生在一千年或一百万年后，也可能发生在我们有生之年。"
描述这些结果的论文由露丝-戴利（RuthDaly）领衔撰写，发表在2024年1月出版的《英国皇家天文学会月刊》（MonthlyNoticesoftheRoyalAstronomicalSociety）上。
编译来源：ScitechDaily