研究：黑洞旋轉軸和雙星系統軌道軸之間的差異「完全出乎意料」

來自芬蘭圖爾庫大學的研究人員發現，一個雙星系統中的黑洞的旋轉軸相對於恆星軌道的軸線傾斜了40多度。這一發現對目前黑洞形成的理論模型提出了挑戰。來自芬蘭Tuorla天文台的研究人員的觀察是第一次可靠的測量，顯示出黑洞的旋轉軸和雙星系統軌道軸之間的巨大差異。研究人員在一個名為MAXI J1820+070的雙星系統中測量到的軸線之間的差異超過了40度。

對於那些有較小天體圍繞中央大質量天體運行的空間系統來說，這個天體的自轉軸在很大程度上與它的衛星的自轉軸對齊。我們的太陽系也是如此：行星在一個平面內圍繞太陽運行，這個平面與太陽的赤道面大致吻合。太陽自轉軸相對於地球軌道軸的傾角只有七度。

「對準的期望，在很大程度上，對於黑洞X射線雙星這樣的怪異天體來說並不成立。這些系統中的黑洞是由於宇宙大災難–一顆大質量恆星的坍縮–而形成的。現在我們看到黑洞從附近較輕的伴星上拖動物質，圍繞它運行。我們看到明亮的光學和X射線輻射，作為墜落物質的『最後一聲嘆息』，還有從系統中排出的相對論噴流的無線電輻射，」圖爾庫大學天文學教授和該出版物的主要作者Juri Poutanen說。

通過跟蹤這些噴流，研究人員能夠非常準確地確定黑洞旋轉軸的方向。隨著後來從伴星落到黑洞的氣體量開始減少，該系統變暗，系統中的大部分光線來自伴星。通過這種方式，研究人員能夠使用光譜技術測量軌道的傾角，而它恰好與噴射的傾角幾乎重合。

「為了確定軌道的三維方向，人們還需要知道該系統在天空中的位置角，即該系統相對於天空中的北方方向是如何轉動的。」Juri Poutanen說：「這是用測定偏振技術測量的。」

發表在《科學》雜誌上的結果為研究黑洞的形成和此類系統的演化開闢了有趣的前景，因為在許多黑洞形成和雙星演化的情況下很難得到這樣的極端錯位。

「軌道軸和黑洞自旋之間超過40度的差異是完全出乎意料的。科學家們在對黑洞周圍彎曲的時間空間中的物質行為進行建模時，往往認為這種差異非常小。目前的模型已經非常複雜，現在的新發現迫使我們為其增加一個新的維度，」Poutanen說。