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引力波证据表明从黑洞中提取自旋能

高能天体物理现象 2026-02-10 v4

摘要

自数十年来已发现紫外线射线(AGNs)、紧凑二元系统和伽马射线暴(GRBs)中的相对论性喷流,这一关键现象,但其能源来源至今仍是谜题。两种主要假设存在竞争:一种认为喷流能源来自黑洞( BH)的吸积能,另一种更有趣的假设认为能源来自从 BH 提取的自旋能。两者之间 decisive 的观察性区分至今仍然尚未实现。我们提议,来自其 natal GRB 活动的 BH 可作为关键测试场所来区分这两种情景。通过解析方法,我们展示,在GRB 阶段从 BH 提取自旋能以为喷流驱动,使得该 BH 达到一个与吸积历史、初始自旋和质量无关的普适平衡自旋。这一模型预测出现一种恒星质量 BH population,具有这种普适自旋,这是 BH 自旋能提取的标志性特征。针对第四次引力波目录(GWTC-4.0),我们发现统计上稳健的主导 population,其中次级 BH 自旋集中在 0.05\sim0.05 附近。这些发现为 BH 自旋能提取提供了强有力的新证据。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.05600,
  title  = {Gravitational Wave Evidence of Spin Energy Extraction from Black Holes},
  author = {Shu-Xu Yi and Tian-Yong Cao and Shuang-Nan Zhang and Hua Feng},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.05600},
  year   = {2026}
}

备注

24 pages, 9 figures. 4th version of the manuscript originally titled "A universal natal spin in stellar-mass black holes"