钱德拉显示巨型黑洞比同类黑洞自转得慢
H1821+643是一个由超大质量黑洞驱动的类星体，距离地球约34亿光年。天文学家使用美国宇航局的钱德拉X射线天文台确定了H1821+643黑洞的自转，使其成为对这一基本性质进行精确测量的质量最大的黑洞，如我们在新闻稿中所述。天文学家估计，位于H1821+643的活跃黑洞包含约30亿至300亿太阳质量，是已知质量最大的黑洞之一。相比之下，银河系中心的超大质量黑洞重约400万个太阳。
这张H1821+643的合成图像包含来自钱德拉的X射线（蓝色），它与来自美国国家科学基金会卡尔·G·扬斯基甚大阵列（红色）的无线电数据和来自夏威夷泛星计划的光学图像（白色和黄色）相结合。研究人员使用了20多年前钱德拉近一周的观测时间来获得这一最新结果。超大质量黑洞位于射电和X射线发射中心的亮点中。
由于自转黑洞拖动周围的空间，使物质的轨道比非自转黑洞更靠近黑洞，因此X射线数据可以显示黑洞自转的速度。H1821+643的光谱（即能量量作为波长的函数）表明，与其他质量较小、转速接近光速的黑洞相比，这个黑洞的自转速度适中。这是对如此大质量黑洞的最精确的自转测量。
为什么H1821+432中的黑洞的自转速度只有低质量黑洞的一半左右？答案可能在于这些超大质量黑洞是如何生长和演化。这种相对缓慢的自转支持了这样一种观点，即像H1821+643这样最大质量黑洞的大部分增长都是通过与其他黑洞合并，或者当它们的吸积盘被破坏时，气体被随机拉向内部。
以这些方式生长的超大质量黑洞可能经常会发生巨大的自转变化，包括减速或向相反方向扭曲。因此，预测认为，应该观察到质量最大的黑洞比其质量较小的同类黑洞具有更大的自转速率范围。
另一方面，科学家们预计质量较小的黑洞会从围绕其旋转的气体盘中积累大部分质量。因为这样的气体盘被认为是稳定的，所以进入的物质总是从一个使黑洞旋转得更快的方向靠近，直到它们达到可能的最大速度，即光速。
描述这些结果的论文发表在《皇家天文学会月报》上，可在https://arxiv.org/abs/2205.12974获得。作者是英国剑桥大学天文研究所的朱莉娅·西斯克·雷恩斯、克里斯托弗·雷诺兹、詹姆斯·马修斯和罗宾·史密斯。
NASA的马歇尔太空飞行中心负责管理钱德拉计划。史密森尼天体物理天文台的钱德拉X射线中心控制着来自马萨诸塞州剑桥的科学操作和来自马萨诸塞州伯灵顿的飞行操作。
图片来源：X射线：NASA/CXC/University of Cambridge/J.Sisk Reynés等人；射线：NSF/NRAO/VLA；光学：PanSTARRS
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