超大质量黑洞会导致星系自转吗？
提问：如果在星系中心存在一个黑洞，那么它是否是星系自转的原因？若真是如此，它的质量会不会越来越大？它的转速是不是也会越来越快使得星系周期变短直到缩成一点？
回答：尽管黑洞附近的空间与时间都遭到严重扭曲，但好消息是它们对遥远地方的物体还算手下留情。但对于黑洞而言，多远才算“遥远”？我们用施瓦茨柴尔德半径，或是光无法逃逸的引力范围半径来描述黑洞的大小。
图解：位于M87中心的超大质量黑洞，推估质量达太阳的数十亿倍。这是人类史上第一张直接对黑洞观测的天文影像，由事件视界望远镜所拍摄，发表于2019年4月10日。
这里有一个比较方便记忆的规则：对质量为太阳M倍的黑洞，其大小约为3×M千米。因此，一个太阳质量大小黑洞的施瓦茨柴尔德半径约为3千米。粗略估计，黑洞的广义相对论效应在其施瓦茨柴尔德半径的1000倍左右距离便可以基本忽略。对于太阳质量大小的黑洞，在距其3×1000千米=3千米其引力效应基本和太阳（太阳质量恒星）相同。这个距离要比太阳与地球间距离小的多，换句话说，这意味着即使太阳是个黑洞，地球也不会改变运行轨道。
图解：大麦哲伦云面前的黑洞（中心）的模拟视图。请注意引力透镜效应，从而产生两个放大，以星云最高处扭曲的视野。银河系星盘出现在顶部，扭曲成一个弧形。
将这个模式套用到银河系中心的超大质量黑洞上，由于其质量为太阳的1000万倍，从上述公式可以得出它的施瓦茨柴尔德半径约为3000万公里。那么，它的广义相对论效应只在1000×3000万公里，即银河系内部300亿公里范围内不容忽视。现今太阳系宽度约为60亿公里，超级黑洞附近不可忽略广义相对论效应的区域大到可容纳5个太阳系。
图解：2MASS的红外线望远镜所拍摄到的银心全貌（2003年）
而银河系统有2000亿颗类似太阳的恒星，各自相距数以光年计的距离，可以说在我们银河系中需要担心会受到超大质量黑洞影响的区域其实非常有限。银河系现今自身质量约为1000亿个太阳质量，要比超级质量黑洞的1000万倍太阳质量大很多，所以，除非你非常接近它（即在广义相对论作用范围内），否则一个超大质量黑洞在星系的固定点产生的引力其实微不足道。
图解：在帕瑞纳天文台的夜空中观赏到的 银河系的核心 （激光为望远镜创造出一颗导引星）
由此可见，黑洞并不是星系自转的源头：质量太小且离大多数星系太远使得它们无法做到这一点。我们认为螺旋星系的旋转源自于角动量守恒定律：即相对较大的物体即使只作稍微转动，如果是由较小的物体来实现的话那么其旋转速度会快很多。
图解：星系UGC 12158的照片。这是被认为是在外观上最类似于银河系的星系。
银河系中心的黑洞不停在累积物体（以未知速度），这意味着随着时间的推移它会越变越大。然而，根据上述论证，这并不意味星系的自转速率会增加。也就是说星系年，或是某颗靠近星系中间的恒星围绕星系旋转的周期不会受黑洞存在的影响。
图解：太阳在银河系中的位置图。角度表示银道坐标系中的经度。
实际上这一切对我们而言相当不幸：如果星系的自转速率确实因为超大质量黑洞加快，那么我们可以利用这一增量来寻找黑洞。然而，事实上黑洞在星系中心很难被发现，因为他们的影响十分有限。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. astro-Kristine Spekkens-DK27
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