超大質量黑洞的兩個准周期振蕩

摘要：這兩種振蕩可以最終確定黑洞的自旋。

在1986，天文學家發現來自一些雙星系統的x射線呈現准周期振蕩（QPO）。第一批QPOs是在含有白矮星、中子星或一個恆星質量黑洞的近鄰恆星的系統中發現的。圍繞著緻密恆星的是一個旋轉的等離子體盤——吸積盤，它的形成是因為緻密天體的引力吸收著臨近恆星的氣體，使之圍繞著自己轉。雖然天文學家尚未就QPO背後的機制達成共識，但他們一致認為，振蕩發生在吸積盤中。

兩個QPO頻率範圍已經確定：低(幾毫赫茲至30赫茲)和高(100赫茲及以上)。由於一些星系中的超大質量黑洞也有吸積盤，天文學家們希望在這些星系中看到QPOs，但由於星系的體積更大，它們的頻率也會降低。第一個星系QPO是在10年前被發現的。現在，德國加齊的馬克斯普朗克地外物理研究所和中國國家天文台在一個名為XMMU J134736.6+173403的星系中發現了兩個QPO。

為了找到QPO並確定其周期為23.8小時和71.4小時，美國宇航局的快速衛星進行了一次為期106天的任務，其中包括了29次單獨的觀測。兩個QPO周期的比例為1：3，這不是一個數值上的巧合。當等離子體螺旋穿過圓盤向黑洞移動時，它在幾種可能的共振中與當地的開普勒自轉發生徑向振蕩。從XMMU J134736.6+173403的共振QPOs中，可以用廣義相對論導出其黑洞的自旋，而超大質量黑洞自旋的速度提供了關於黑洞是如何和何時形成的線索。但這樣做需要對黑洞質量有一個更精確的觀測。

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