科学家首次测量到了在一个星系中心中心的超大质量黑洞的旋转，对于黑洞转速的测量能够帮助我们理解为什么黑洞这样的物体变得如此强大。超大质量的黑洞“隐居”在几乎每一个宇宙星系的中心，它们占有的宇宙尺度可以达到太阳质量的数百万、或者数十亿倍。科学家首次测量到正在以超出想象的速度猛烈旋转的黑洞位于星系NGC1365的中心，该星系属于棒槌型的螺旋星系，位于天炉座，距离我们的地球大约是5600万光年，该黑洞属于超大质量的黑洞，质量是太阳的200万倍。
用每小时旋转多少英里的物理指标来衡量黑洞的旋转是极其困难的事情，这是因为黑洞并没有一个真实的、物态化的表面，没有一个定时的标度、或者记时的标准。位于帕萨迪纳的加州理工大学的天体物理学家菲奥纳·哈里森是进行黑洞旋转速度测量的一名主要科学家，该科学小组使用了NASA的NUSTAR轨道运转的X—射线望远镜和ESA的XMM牛顿X—射线望远镜提供的观测资料，发现了黑洞旋转的数值。
科学家们进一步描述了维持超大质量黑洞的旋转所需要的能量，维持在星系NGC1365的中心这颗超大质量黑洞以接近光速的速度飞转所需要的能量相当于由10亿颗恒星组成的“阵营”在10亿年的时间所释放出的能量总和，简而言之，“超级能量”驱动了超大质量黑洞的“超级旋转”。加州理工的哈里森博士和他的团队成员将他们的科学报告发表在了星期四出版的《自然》杂志上。
哈里森博士说到那将是难以想象的巨大能量。而来自位于马萨诸塞州坎布里奇市的哈佛大学斯密森天体物理学中心的吉多·瑞萨利迪博士则解释说，测量到的旋转数值相当于根据爱因斯坦的广义相对论计算出的最大数值的84%，瑞萨利迪博士也是发表在《自然》杂志上论文的主要作者。科学家认为测量超大质量黑洞的旋转数值能够提供解释黑洞是如何成长的直接线索。
来自欧洲航天局的科学家阿尔文·帕尔默是一名XMM—牛顿轨道X—射线望远镜的项目管理者，他在星期四的新闻发布会上对媒体解释了黑洞的旋转与质量增长之间的相互作用，他和科学小组的成员相信当这些黑洞形成的时候，宇宙的年龄大约只有目前年龄阶段的10%，这些早期黑洞的宇宙尺度只有太阳质量的20倍、或是30倍。这些黑洞的成长就像星系之间的碰撞和星系中心黑洞之间的合并过程。
如果两个星系中心的黑洞在碰撞发生时以同样的方向旋转，那么合并后形成的更大的黑洞将会旋转得更快，这种碰撞造成的力量似乎给新的黑洞增添了更多的激情，新的黑洞获得了更大的质量和更高的转速。如果黑洞持续地吞噬它的主星系中的物质，或者说是有序地吞噬掉星系中的天体物质，黑洞会加速自己的旋转，平稳地、优美的增加自己的转速；如果黑洞“断断续续”地吞噬周边的天体物质，或者说是随机地、杂乱地吞噬掉星系中的天体物质，这种黑洞的旋转速度相对来说就会低一些。
欧洲航天局的阿尔文·帕尔默解释对于黑洞的成长来说，结果就是或者不断地吞噬物体和黑洞之间的合并；或者同时实现吞噬和合并的过程。现在科学家展示了测量超大质量黑洞的能力，他们的下一个目标是测量更为遥远星系中黑洞的旋转，这些距离更为遥远的星系在宇宙时间的演变中跨越了更大的幅度。测量一个超大质量黑洞的旋转速率是一个萦绕在天体物理学界20多年的“老大难”问题，现在借助NUSTAR和XMM牛顿X—射线望远镜的观测手段，科学家仅用三天的观测时间就能够解决这个“悬而未决”的难题。
X—射线的出现还要“归功”于活跃的带电粒子，这些宇宙粒子在黑洞的磁场中获得“加速效应”，从黑洞的北极和南极两端势不可挡地喷涌而出，在浩瀚的宇宙天际形成了离子束的喷射现象，喷流的距离可以达到蔚为壮观的100万光年，除了“超级能量”，的确没有更好的词语来形容。
喷流的区域中最为密集的X—射线释放集中在最接近黑洞的末端，这些X—射线的强度能够由漩涡状星系圆盘中的物体材料“吸进”黑洞中的数量得到衡量，黑洞吞噬的物质越多，释放的X—射线越强烈。同时黑洞的无与伦比的引力拖动了周围的时空“编织物”像天体一样旋转，黑洞“扭曲”了周围的时空和物质形状，这种扭曲的、变形的最大数值出现在最靠近黑洞“事件视界”的区域，而黑洞的“视界”就是黑洞引力的作用范围，对于这样的“界限”，掉进去的物体就没有了“生还”的可能性。
黑洞对周围时空和物体的“扭曲效应”通过星系圆盘中物质材料发出的光谱得到显示，这些靠近黑洞的物质材料发出了X—射线给我们的天文学家提供了数据线索，科学家对最明亮的、最扭曲变形的光谱线对超大质量黑洞的旋转进行了测量。实际上，科学家不仅了解了黑洞的旋转，而且了解了星系圆盘的吸积作用，黑洞和星系之间的相互作用形成了我们今天看到的宇宙。科学家利用NUSTAR和XMM—牛顿这两个X—射线望远镜测量了黑洞临近区域的铁元素X—射线的光谱，这样的测量具有更高的精确度，科学家能够获得更多的细节和更宽广的X—射线范围，过去的测量装置是无法实现的。科学家集中注意力，研究最接近黑洞的辐射能量指标，可以作出对于光谱记录最具权威性的解释。
（编译：2013-3-4）
网友评论