如何测量黑洞的自旋

在牛顿理论中，我们可以让物体以任何半径绕天体做稳定的圆周运动。但在广义相对论下，情况并非如此。黑洞有一个最内层稳定圆轨道，如果物体绕黑洞运行的半径小于它，那么这个物体的轨道是不稳定的，最终物体会落入黑洞。黑洞会吸收周围的物质形成吸积盘，而吸积盘的内边缘就是该黑洞的最内层稳定圆轨道。

吸积盘的内边缘半径与黑洞的自旋有关。当黑洞的自旋方向与吸积盘的自旋方向相同时，黑洞自旋得越快，吸积盘的内边缘半径越小。理论上它可以一直缩小到与黑洞的事件视界相等，当这两者相等时，大部分物理学家就认为黑洞不能再旋转得更快了，否则黑洞的奇点将会裸露出来，形成我们所担心的裸奇点。当黑洞的自旋方向与吸积盘的自旋方向相反时，黑洞自旋得越快，吸积盘的内边缘半径越大。

光谱是一个非常重要的工具，从吸收线的红移可以推算出距离，并且我们还可以用黑体辐射公式推断它的表面温度，从而使用斯特藩-玻尔兹曼公式算出它的总辐射功率。如果我们还可以在地球上测量接收到的辐射功率，那么我们就能根据这些量的比例关系推算出该天体的半径了。用这种方法，我们就能测得吸积盘内边缘的半径，从而根据相对论公式得到黑洞的自旋。

不过，上述方法并不总是对的，它只有在吸积盘为主要的黑体辐射时使用。很多时候，我们还得依靠另一种常用的方法：铁元素发出的X射线谱线。

事实上，还有其他方法可以帮助我们确定黑洞的旋转，但这些方法比较特殊，只有在比较特殊的情况下才会使用。