空间和时间的扭曲揭示了超大质量黑洞的速度

太空——人们认为超大质量黑洞是由小黑洞连续合并而产生的。每次合并都带有角动量，从而加速其产生的黑洞的旋转。因此，测量超大质量黑洞的旋转可以深入了解它们的历史。

现在，一组研究人员提供了一种新方法，根据黑洞旋转对时空结构的影响得出结论。 该团队的研究于 2024 年 5 月 22 日星期三发表在《自然》杂志上。

这颗可怜的恒星是这项研究的对象，在一次潮汐瓦解事件 (TDE) 中，它被一个超大质量黑洞残忍地撕裂。当一颗恒星过于接近黑洞的巨大引力影响时，就会发生这一事件。当它足够接近时，巨大的潮汐力会水平挤压恒星，垂直拉伸恒星。

这一过程将恒星变成了一团意大利面，但重要的是，并非所有的意大利面都会被黑洞吞噬。一些物质被吹走，一些则缠绕在黑洞周围，形成一团被称为吸积盘的扁平云。

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圆盘产生很大的摩擦力，加热气体和灰尘，使它们发出明亮的光。 渐渐地，吸积盘将被黑洞中心吸入。

此外，旋转的超大质量黑洞继续拖动时空结构，导致新形成的黑洞吸积盘出现摆动。 一个新的研究小组发现，吸积盘的摆动可以决定黑洞中心的旋转速度。

“框架拖拽（吸积板摆动）是围绕旋转黑洞发生的一种效应，”研究小组负责人、麻省理工学院 (MIT) 科学家 Dheeraj 'DJ' Pasham 说。

为了研究潮汐扰动 (TDE) 和参考系拖拽，研究人员花了五年时间寻找黑洞直接撕裂恒星的例子。目标是找到由黑洞的牵引作用引起的吸积盘进动的迹象。

2020 年 2 月，这一搜索取得了成果。该团队成功探测到了 AT2020ocn，这是一道来自遥远星系的明亮闪光。AT2020ocn 最初是由 Zwicky 瞬变设施在可见光波长下观测到的。可见光数据显示，该辐射来自一个涉及超大质量黑洞的 TDE，该黑洞的质量为太阳质量的 100 万至 1000 万倍。

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“由于伦斯-瑟林效应，X 射线辐射源自新形成的热吸积盘的进动或摆动。这表现为 X 射线对数据的调制，”帕沙姆说。

“然而，过了一段时间，当吸积力减小时，重力会迫使圆盘与黑洞对齐，之后摆动和 X 射线调制就会停止，”他补充道。

Pasham 及其同事怀疑，引发 AT2020ocn 的 TDE 可能是寻找 Lense-Thirring 进动的理想事件。由于这种类型的摆动仅在吸积盘形成后不久发生，因此他们必须迅速采取行动。