黑洞力學四定律是霍金等人提出的有關黑洞的四條定律，它們在形式上很類似熱力學四定律。
基本介紹
- 中文名：黑洞定律
- 外文名：The laws of black hole
- 發現者：貝肯斯坦和斯馬爾
- 學科：熱力學
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內容
熱力學四定律：
第零定律：若兩系統分別與一系統處於熱平衡態，則這兩個系統之間處於熱平衡態。
第一定律：dU=dW+dQ
第二定律：孤立系統的熵隨時間不會減少
第三定律：不可能通過有限步驟達到絕對零度。
黑洞力學四定律：
第零定律：穩態黑洞表面引力為常數。
第一定律：dM=k/8π dA+ΩdJ+VdQ（自然單位制c=G=h bar=1）
其中，M,k,A,Ω,J,V,Q分別為質量（能量），表面引力，表面積，轉動角速度，角動量，表面靜電勢，電荷。
與之類比：dU=TdS+ΩdJ+VdQ
其中，U,T,S,Ω,J,V,Q分別為內能，溫度，熵，轉動角速度，角動量，表面靜電勢，電荷。
第二定律：黑洞面積隨時間不會減少。
第三定律：不可能通過有限步驟使表面引力降為0（達到極端黑洞，即產生裸奇點）
黑洞定律
貝肯斯坦和斯馬爾各自獨立發現了黑洞各參量之間的一個重要關係式，發現黑洞的靜止能，轉動動能，電勢能三者之間存在相互轉化關係.這一公式與熱力學第一定律表達式非常相似，而且表達的內容也是能量守恆定律.這一公式被稱為黑洞力學第一定律.
在熱力學中我們知道，並不是所有滿足能量守恆的過程都可以實現，只有同時滿足第二定律：封閉系統的熵不能減少這一條件才可以實現.熵增原理是一條與能量守恆有同等地位的物理學原理.實踐證明，只要忽略這一原理就會不可避免的遭到失敗.1971年，霍金在不考慮量子效應，宇宙監督假設和強能量條件成立的前提下證明了面積定理：黑洞的表面積在順時方向永不減少.真實的時空都滿足強能條件，即時空的應力不能太小，由一個公式描述.兩個黑洞合併為一個黑洞面積增大，因此可以實現.但一個黑洞分裂為兩個黑洞，面積減小，因此即使滿足能量守恆也是不可能實現的.在面積定理約束下，兩個等質量黑洞合併，若面積不變可以放出約30%的黑洞能量.面積定理很容易使物理學家們聯想到第二定律的熵，它是唯一顯示時間箭頭的物理定律.貝肯斯坦等人通過黑洞的微觀分析，認為黑洞的確存在與面積成正比的熵.面積定理是熱力學第二定律在黑洞力學中的具體體現.
先介紹一個概念：黑洞的表面引力.表面引力就是將物體放在視界處（若黑洞旋轉就認為物體與視界一起旋轉，與視界相對靜止）受到的引力場強度.一個系統存在熵就存在溫度，在視界面積與熵成正比的前提下容易證明表面引力與溫度成正比.前幾期提到的極端黑洞證明它們的表面引力為零.也就是說，極端黑洞是絕對零度的黑洞.熱力學第三定律告訴我們，不能通過有限次操作把溫度降到絕對零度.因此可以存在黑洞力學第三定律：不能通過有限次操作把一個非極端黑洞轉變為極端黑洞.它與彭若斯的宇宙監督假設是等價的.它是一條獨立於第一定律與第二定律的公理.
熱力學還有個第零定律：如果物體A與B達到熱平衡，B與C達到熱平衡，則A與C也一定達到熱平衡.如果類比正確，應該指望黑洞存在一條類似的第零定律.目前已經證明穩態黑洞表面引力是一個常數.人們把這一結論稱為黑洞力學第零定律.
因此，黑洞表面引力相當於溫度，表面積相當於熵.如果是真溫度，黑洞就是個熱力學系統，應該存在熱輻射，但通常對黑洞的理解是一個只進不出的天體，不會有熱輻射.因此1973年前霍金等人強調,黑洞溫度並不應該看作真正的溫度，因此上述定律沒有被稱為黑洞力學斯定律.然而1973年霍金髮現，黑洞存在熱輻射，上述四定律的確就是熱力學四定律.
黑洞
帶電黑洞又稱R-N黑洞，它與不帶電黑洞的區別是，它有兩個視界。落入黑洞的飛船，一旦穿過外視界，就不可抗拒的穿越內外視界間的空間，但穿過內視界後，飛船將自由的飛翔。在那裡飛船不至於落到中心奇點上。在奇點附近有巨大的天體引潮力，會把包括飛船在內的所有物質全部撕碎。不過飛船可以避開奇點。後來研究表明，飛船根本不可能靠近中心奇點，只有光才可以抵達那裡。任何有靜質量的物體都不能在有限時間內到達奇點。進入內視界之後，還可以從另一個宇宙中的白洞穿出，進入另一個宇宙。這就是帶電黑洞的蟲洞。這類蟲洞是可以穿越的，也就是說我們有可能進入另一個宇宙。
如果不斷增加R-N黑洞的電荷，將出現內外視界合二為一的局面。這時的黑洞稱為極端R-N黑洞。如果再對極端黑洞加一點電荷，則視界消失，奇點將裸露出來，產生"裸奇異"現象。按目前的觀點，奇點不屬於時空，那裡的性質完全不確定，裸奇點往往會向外發出不確定信息，導致時空和物質演化完全不確定。為了避免這一現象的出現，彭若斯提出了宇宙監督假設：存在一位宇宙監督，它禁止裸奇異的出現。只要把奇點用視界包起來，它發出的不確定信息就不會跑出黑洞，因此不會影響宇宙的演化。但是在內視界內部，進入黑洞的人仍可能看到奇點，仍會受它們的奇異性的影響。彭若斯改進他的宇宙監督假設，認為內視界內部的時空是不穩定的，在微擾下它會"倒"在內視界上阻止飛船進入這類區域。最近的研究表明，內視界內部的確有不穩定的傾向。因此，如果他的假設成立，這類蟲洞仍是不可超越的，我們仍然不能進入另一個宇宙。但是，"宇宙監督"究竟是什麼?這就像當年不了解大氣壓強而提出的"自然界害怕真空"一樣，提出"自然界害怕奇點"。在物理學上沒有解決任何問題。如果假設正確，它必定是一條物理定律。也許是我們還不知道的一條定律，但更可能是我們已經知道的一條定律。隨著黑洞熱力學的深入發展，物理學家們已經越來越肯定，宇宙監督極有可能就是熱力學第三定律：不可能通過有限次操作將溫度降到絕對零度。
黑洞演變
【黑洞的吸積】黑洞通常是因為它們聚攏周圍的氣體產生輻射而被發現的，這一過程被稱為吸積。高溫氣體輻射熱能的效率會嚴重影響吸積流的幾何與動力學特性。目前觀測到了輻射效率較高的薄盤以及輻射效率較低的厚盤。當吸積氣體接近中央黑洞時，它們產生的輻射對黑洞的自轉以及視界的存在極為敏感。對吸積黑洞光度和光譜的分析為旋轉黑洞和視界的存在提供了強有力的證據。數值模擬也顯示吸積黑洞經常出現相對論噴流也部分是由黑洞的自轉所驅動的。
黑洞拉伸，撕裂併吞噬恆星天體物理學家用“吸積”這個詞來描述物質向中央引力體或者是中央延展物質系統的流動。吸積是天體物理中最普遍的過程之一，而且也正是因為吸積才形成了我們周圍許多常見的結構。在宇宙早期，當氣體朝由暗物質造成的引力勢阱中心流動時形成了星系。即使到了今天，恆星依然是由氣體雲在其自身引力作用下坍縮碎裂，進而通過吸積周圍氣體而形成的。行星（包括地球）也是在新形成的恆星周圍通過氣體和岩石的聚集而形成的。但是當中央天體是一個黑洞時，吸積就會展現出它最為壯觀的一面。然而黑洞並不是什麼都吸收的，它也往外邊散發質子.
【黑洞的蒸發】
由於黑洞的密度極大，根據公式我們可以知道密度=質量÷體積，為了讓黑洞密度無限大，那就說明黑洞的體積要無限小，然後質量要無限大，這樣才能成為黑洞。黑洞是由一些恆星“滅亡”後所形成的死星，他的質量很大，體積很小。但是問題就產生了，黑洞會一直存在嗎？答案是錯誤的，黑洞也有滅亡的那天，由於黑洞無限吸引，但是總會有質子逃脫黑洞的束縛，這樣日積月累，黑洞就慢慢的蒸發，到了最後就成為了白矮星，或者就爆炸，它爆炸所產生的衝擊波足以讓地球毀滅10^18萬億次以上。科學家經常用天文望遠鏡觀看黑洞爆炸的畫面。它爆炸所形成的塵埃是形成恆星的必要物質，這樣就能初步解決太陽系形成的答案了。
【黑洞的毀滅】■萎縮直至毀滅
黑洞會發出耀眼的光芒，體積會縮小，甚至會爆炸。當英國物理學家史迪芬.霍金於1974年做此預言時，整個科學界為之震動。
霍金的理論是受靈感支配的思維的飛躍，他結合了廣義相對論和量子理論。他發現黑洞周圍的引力場釋放出能量，同時消耗黑洞的能量和質量（參考霍金的《時間簡史》，我們可以認定一對粒子會在任何時刻、任何地點被創生，被創生的粒子就是正粒子與反粒子，而如果這一創生過程發生在黑洞附近的話就會有兩種情況發生：兩粒子湮滅、一個粒子被吸入黑洞。“一個粒子被吸入黑洞”這一情況：在黑洞附近創生的一對粒子其中一個反粒子會被吸入黑洞，而正粒子會逃逸，由於能量不能憑空創生，我們設反粒子攜帶負能量，正粒子攜帶正能量，而反粒子的所有運動過程可以視為是一個正粒子的為之相反的運動過程，如一個反粒子被吸入黑洞可視為一個正粒子從黑洞逃逸。這一情況就是一個攜帶著從黑洞裡來的正能量的粒子逃逸了，即黑洞的總能量少了，而愛因斯坦的公式E=mc^2表明，能量的損失會導致質量的損失）。當黑洞的質量越來越小時，它的溫度會越來越高。這樣，當黑洞損失質量時，它的溫度和發射率增加，因而它的質量損失得更快。這種“霍金輻射”對大多數黑洞來說可以忽略不計，因為大黑洞輻射的比較慢，而小黑洞則以極高的速度輻射能量，直到黑洞的爆炸。
黑洞劃分
1972年，美國普林斯頓大學青年研究生貝肯斯坦提出黑洞"無毛定理"：星體坍縮成黑洞後，只剩下質量，角動量，電荷三個基本守恆量繼續起作用。其他一切因素（"毛髮")都在進入黑洞後消失了。這一定理後來由霍金等四人嚴格證明。
由此，根據黑洞本身的物理特性，可以將黑洞分為以下四類。
⑴不旋轉不帶電荷的黑洞。它的時空結構於1916年由施瓦西求出稱施瓦西黑洞。
⑵不旋轉帶電黑洞，稱R-N黑洞。時空結構於1916-1918年由Reissner（賴斯納）和Nordstrom（納自敦）求出。
⑶旋轉不帶電黑洞，稱克爾黑洞。時空結構由克爾於1963年求出。
⑷一般黑洞，稱克爾-紐曼黑洞。時空結構於1965年由紐曼求出。
⑸與其他恆星一塊形成雙星的黑洞。
基本特性
“黑洞”的基本特性
1．黑洞的類別和結構、形態特點
顯然，所有黑洞都應是具有極其大量（大型的黑洞）或極高密度（微型的黑洞）的兩類實物粒子集團。它們的特性、狀態，乃至粒子間相互作用 （包括遠、近程，及過渡型） 也因而會顯著地不同。對於大型的黑洞，由於其質量和體積巨大，包含的粒子眾多。其中各部分的密度分布和狀態也都可能很不均勻，各部分粒子間相互作用的性質也因而會顯著地不同。
2．“物體”內的光子{b} 因受其引力而不能遠離的“事界”
當引力的作功[W引內（r{b-c}(a⑶)r{b’-c}(a⑶））]= 光子{b}沿[矢r{b-c}(a⑶）]
向外逃離該“物體”質量中心{c}的動能h頻率{b}(a），光子{b}就不能再遠離該“物體”的質量中心{c}，{b’}點就是在{b}處的光子{b}因受該“物體”內各粒子的引力，能逃離該“物體”質量中心{c}的最遠點。當該“物體”的質量足夠大，一定動能的光子就可能逃不出相應的“事界”。由於光子{b}沿 [矢r{b-c}(a⑶）]的動能：h頻率{b}(a），由其頻率與3維空間速度決定，因而頻率較高的光子仍能逃出頻率較低的光子逃不出的“事界”（若{b’}點已出該“物體”之外，則其在逃出該“物體”後的部分，還須按[矢F引外{b-c}(a⑶）]計算其不能遠離的“事界”）之外，但還會因受引力作功而降低其動能光子會降低其頻率。
在“黑洞”附近的質點，受其引力，會改變其運行軌道，若進入到該物體相應的“事界”之內，會被該物體或“黑洞”吞併；若 其向外的動能使其仍能堅持逃到該物體相應的“事界”之外，就可能逃離該物體或“黑洞”而按新的軌道運行。
2002年10月17日出版的英國《自然》雜誌已有這種實例報導：5月，觀察到人馬座A*的引力迫使繞它運轉的恆星S2，在其最近點以每秒5000公里的極高速度逃離其虎口仍按橢圓軌道繞其運行。
2004年2月18 日，美國航天局的科學家們根據兩顆衛星發回的數據，證明離地球約7億光年處，有一個約1億個太陽大的黑洞將一個約1個太陽大的星球撕裂並吸入了它的約1%，而剩下的得以逃離。
這些都證實這個論斷。
3．“紅巨星”、“白矮星”、“中子星”的形成
當某星體或“黑洞”內一定區域的狀態（壓力、溫度、密度）高到一定程度後，
其中的某些原子會發生輻射乃至核反應而發射出高動能的實物粒子（包括阿爾法，貝塔射線等）和（或）一定譜線的光子（包括熱輻射、可見光、紫外線、X射線、咖瑪射線等）。對於質量不太大的星體，這些粒子降低動能後，還可能會逃出其“事界” 之外，且當相應核反應的物質逐漸耗盡，以及輻射和表層物質的向外拋射，而降低其內的狀態，就會成為“紅巨星”。或在一定條件下吸收在其周圍的核反應物質，而成為“白矮星”、“中子星”。
4．“雙星”現象
也可能在輻射和表層物質的向外拋射進行一段時間後，狀態逐漸降低到一定程度，會逐漸停止核反應和發射高動能粒子。若在其附近有另一星體或“黑洞”（若兩者的質心都處於各自相應的“事界” 之外，相互的引力與各自的離心力平衡，因而不會彼此相撞 或合併），逃出前者的粒子會進入後者的相應“事界”而被其吞併。如此到一定程度，後者內一定區域的狀態也可能高到發生輻射乃至核反應而發射出高動能的實物粒子和（或）光子。逃出的粒子也會被前者吞併，如此反覆。由於仍會有部分粒子會逃出兩者之外，其間的軌道還會周期性的緩慢縮小，在一定時期內，形成兩者間反覆噴射、吞併、彼此循環消長的一種“雙星”現象。
這一現象也早已被報導觀測到的一對相互公轉的中子星，雙脈衝星PSR1913
+16，所證實，並 且成為廣義相對論最精確的驗證。
“黑洞” 可能“熱輻射”，還可能輻射出“可見光” 、“紫外線” 、“X射線”甚至“咖瑪射線”，以及相應能量的實物粒子。並可能正是所謂“宇宙背景輻射”的源頭。
各類光子的波長與動能見下表：（數字）=10^（數字）
各類輻射的動能與其頻率成正比，各類輻射的動能=h頻率{b}(a)
=(6.6252+或-0005.）頻率{b }(a) (-27）（爾格）。
熱輻射 紅外線 可見光 紫外線 X射線 射線
波長（厘米）更長 5. (-2) 2. (-5) 5. (-5) 5. (-7) 1.(-10)
⒌ (-2)2. (-5)5. (-5) 5. (-7)1.(-10) 更短
頻率（次/秒）更低 1.5⑿ 6.0⒁ 1.5⒂ 1.5⒄ 3.0⒇
⒈5⑿ 6.0⒁ 1.5⒂1.5⒄ 3.0⒇更高
動能（爾格） 更小 9.9(-15) 4.0(-12) 9,9(-12) 9,9(-10) 2.0(-6)
⒐9(-15) 4.0(-12) 9,9(-12) 9.9(-10) 2,0(-6）更大
它們的動能相差懸殊。因而，波長比最短可見光 波長更短的“光子” 仍能逃出 能使最短可見光波長的“光子”也不能逃出其“事界” 的“黑洞”。但這些光子因受引力作功還會大大降低其頻率，乃至成為“熱輻射”。甚至，在較小“黑洞”內的中心部分，或者很大的“黑洞”內接近邊緣處，還會因核聚變發出的高能光子 （實際上，“黑洞”並不均勻，在其某些局部，在一定條件下，可能發生光輻射甚至核反應） 還可能成為“可見光”、紫外線”、“X射線” 甚至“ 射線” ，以及相應能量的實物粒子，而逃出其“事界”。由此，同樣給出 霍金 所預言的：“黑洞可能熱輻射”，並進而指出：還可能輻射出“可見光” 、“紫外線” 、“X射線”甚至“ 射線”，以及相應能量的實物粒子。
而且，由於“黑洞”在各星系中心的普遍存在，而其中發出的強輻射經其引力作用而降低頻率後，逃出其事界，而可能正是所謂“宇宙背景輻射”的源頭。
6．吞併而成大的“黑洞”
若某星體或“黑洞”的質心進入在其附近另一星體或“黑洞” 的相應“事界” 之內，前者會被後者吞併而成為一個大的“黑洞”。此新“黑洞” 的相應 “事界”須如前所述，由其總質量及其相對其質心的分布狀況計算確定。
路透社華盛頓2002年11月19日電報導：天文學家利用美國航天局錢德拉X射線天文台收集的數據，首次證明：在一個蝴蝶形的星系中發現兩個彼此環繞運動的，每個的質量至少相當於100萬個太陽的特大質量黑洞。它們都有力地把其周圍的物質吸引過去。錢德拉天文台的一份報告說，這兩個黑洞在幾億年後會彼此融合成一個質量更大的黑洞，並釋放出強烈的輻射和引力波。
7．黑洞發生強輻射，乃至發生爆炸、噴發
有關各粒子團都因引力作用而逐漸靠近的結論，也是僅按中性粒子團在遠程相互作用，且各 粒子團 間距離始終足夠大，引力始終是其間的相互作用力，的條件下才正確。反之，在某些局部，當各粒子團 間距離減小到一定程度，各粒子團就應區分為帶有正、中、負性的不同電荷的更小粒子團，而其間的相互作用就應按帶電粒子過渡型或近程計算，其結果就會與僅按中性粒子間引力計算的完全不同，而通常的核反應都是在一定的狀態條件下，由近程相互作用產生的。
某些特大的黑洞（甚至在其吞併其它物質的過程中，乃至在其 視界附近）內一定區域的高狀態還可能引起釋放大量 能量的劇烈核反應，而使其內部一定區域的狀態繼續急驟上升，發生強輻射，乃至發生爆炸、噴發。
某些特大的黑洞內一定區域（甚至在其吞併其它物質的過程中）的高狀態還可能引起釋放大量 能量的劇烈核反應，而使其內部一定區域的狀態繼續急驟上升，甚至發生爆炸、噴發，乃至分裂成幾個部分，而各自運轉。
路透社西雅圖2003 年1月6日電報導：天文學家今天在美國天文學會於西雅圖召開的會議上說，利用錢德拉X射線天文台發現在銀河系中心處，質量相當於300萬倍太陽的，稱為“銀河系核心”的黑洞可能幾乎每天都出現無數次噴發，偶爾還會發生大規模爆炸。這些閃爍發生在黑洞視界附近，其原因不得而知；但它們放射的X射線相對較弱，意味著它是個“挨餓的” 黑洞 （提交這項研究成果的科學家之一，麻省理工學院的弗雷德里克·巴加諾夫說：“我們的黑洞基本上每天都要發生這類閃爍” “出於某種原因，他拒絕吃東西…大多數涌過來的物質它似乎都拒絕吞噬”。他在新聞發布會結束後說：“它吃不飽。我們認為我們知道它能獲得多少物質，…，如果那些東西全被吃掉了，它至少應該比現在亮100萬倍）。
巴加諾夫所說的“吞噬”、“吃掉”應是發生了“核反應”。若吸入大量粒子後，其中大部分仍保持在遠程中性粒子間引力的相互作用條件下，就不會發生“核反應”，而出現巴加諾夫所說的“吃不飽”。他們觀測到的在黑洞視界附近的X射線閃爍，也正好證實了本文前述：“在‘黑洞’內較近邊緣的局部發生‘核反 應’而發出的高能光子還可能成為‘可見光’‘X射線’ 甚至‘ 射線’而逃出其‘事界’”的論斷，並可解釋產生這現象的原由。
通常僅按中性粒子間引力計算得到的某些結論（如“黑洞”會因自身引力作用而逐漸坍縮成為“奇點”，宇宙會 因而消滅，等）也都是無視這一重要因素而導致的錯誤結論。
8．對黑洞初生現象的預測已得到實際觀測的證實，“雨燕”聽到了“黑洞誕生的啼哭”！
按對黑洞的理論分析，巨大的星球，發生碰撞，或在引力作用下發生坍縮，產生一定範圍內的高密度區，其中某些高狀態區域內，粒子間是近程的相互作用，而發生核反應，就會輻射伽馬射線。當此範圍內總質量足夠大，就形成黑洞。其內部還會繼續輻射伽馬射線，就會有X射線、可見光、乃至熱輻射逃出。因此人們就把星球碰撞，輻射伽馬射線，形成黑洞；繼而有X射線、可見光、乃至熱輻射，從其中逃出的預測，說成是“黑洞誕生的啼哭”。
為了探測這一黑洞誕生之謎，由美國航天局和義大利、英國聯合制的，造價2.5億美元的，以旋轉和瞄準快速的“雨燕”天文衛星，於2004年11月發射，現由位於格林貝爾特的戈達德航天中心的學家們控制。2005年5月9日早些時候，“雨燕”天文衛星終於監測到兩顆高密度中子星碰撞產生的伽馬射線暴，在整個宇宙空間都可看到。約一分鐘後，“雨燕”所攜帶的可見光和X射線望遠鏡就對準了中子星發生碰撞的方向。記錄了 所 逃出的X射線，但未能捕捉到微弱的可見光，而他們及時通知了地面望遠鏡使它觀測到了碰撞所產生的餘輝。從而，證實了這一預測。“雨燕”聽到了“黑洞誕生的啼哭”！
9．“太空圓周率（Pi of the Sky）”項目首次拍到黑洞誕生視頻畫面
通常觀測伽馬射線暴，須由人造衛星伽馬射線探測器發現後，向望遠鏡和其它探測器報警，再由各探測器的信號分配和望遠鏡的轉向對準才能觀測。這個過程要花費許多時間，致使很難觀測拍攝到第一時間的射線爆發。
然而，“太空圓周率”計畫則有所不同，增加了及時觀測伽馬射線暴的可能性，該項目的監控儀器對太空大部分區域進行持續性觀測，在由人造衛星獲得閃光來源信息後，就能夠獨立地每隔10秒探測到相應的閃光現象。
目前，“太空圓周率”項目包括兩個攝像儀，安裝在智利拉斯坎帕納斯天文台。
2008年3月31日，據國外媒體報導，近期，科學家用它已從地球上拍攝到最明亮的一次被稱為“GRB 080319B”的宇宙伽馬射線暴，可能是由於超大質量恆星死亡形成黑洞時的宇宙爆炸導致的。因而，這也是迄今第一次拍攝到黑洞誕生的視頻錄像。
該項目的攝像儀在4分鐘內以每10秒進行拍攝，視頻成像顯示超大質量恆星爆炸時非常明亮，肉眼也罷可觀測到爆炸持續20秒。在4分鐘後逐漸變得比明亮時暗淡100倍。之後由大型望遠鏡繼續觀測。
觀測數據結合“雨燕”人造衛星伽馬射線數據首次觀測到太空伽馬射線暴發時最初10秒之內的光學噴射的場景。這種信息資料對於理解釋放如此巨大能量的太空事件是至關重要的。
這次觀測成果證實了“太空圓周率”項目的有效性。
“太空圓周率”項目目前還有32個新型攝像儀正處於修建中。它們投入使用後可不間斷地覆蓋三分之一太空可視區域。
這項新穎的太空觀測項目計畫對太空3.14球面度（立體角單位）進行覆蓋觀測，因此而被命名為“太空圓周率”。同時，該計畫的命名還用於紀念一生提供了大量關於理解伽馬射線暴的理論和數據，於去年逝世的天體物理學家約翰·布朗克所撰寫的《太空圓周率》。
10．對黑洞“吸積盤”的半徑和旋轉速率進行了觀測研究
2006年11月20日的《天文物理期刊》發表，美國哈佛—史密森天文物理中心Jeffrey McClintock領導的一個研究小組，利用美國宇航局（NASA）的羅西X射線時變探測器衛星，測量出了GRS1915黑洞發出的氣體噴射的X射線光譜。
對該黑洞最深處穩定的圓形區域——“吸積盤”的中心部分進行了研究，計算出該“吸積盤”區域的半徑——大約33千米，該黑洞視界的大小交錯不超過50千米。並按“相對簡單的公式”，由這兩個數據計算得出的黑洞旋轉速率。
該小組成員、理論天體物理學家Ramesh Narayan，根據GRS1915是很普通的一個，雖比有些黑洞大，但遠小於潛藏在銀河中心的“龐然大物”，而表示，這意味著“高速旋轉的黑洞或許很普遍”，不過，他補充說，這一結論還需要收集更多的黑洞旋轉速率才能確定。
Jeffrey McClintock表示，計算顯示，高速旋轉的黑洞能夠拉動吸附物質進入一個緊密得多的圓形區域，而不是將它吸入湮滅
馬里蘭大學的天文物理學家Chris Reynolds說，新測量出的尺度是很重要的，對此表示認同。不過，他謹慎表示對數據解釋仍然存在不確定性。
加州大學聖克魯斯分校的理論天體物理學家Stan Woosley還表示，精確測量黑洞的旋轉速率將可能幫助於探尋難以捉摸的宇宙現象——伽馬射線暴。他已經對伽馬射線暴建立了電腦模型，他認為，射線暴可能是由高速旋轉的黑洞引起的，但是，迄今為止，這些黑洞的旋轉速率還沒有被確定過。
又據美國宇航局太空網2008年1月16日報導，最新研究顯示，超大質量黑洞的旋轉速度接近光速。這項研究利用美國宇航局的“錢德拉”X射線太空望遠鏡獲得的數據，發現9個巨大的星系中都有飛速旋轉的黑洞，這些黑洞把能量強大的氣體射流噴發到周圍環境中。
這項研究的帶頭人、佩恩州立大學的客座研究生羅迪格·奈曼解釋了他的科研組是如何用電腦模擬大量氣體飛速旋轉著注入超大質量黑洞，產生磁場和噴射，噴射又驅使星系中心的黑洞不斷旋轉，的現象，並將結果與錢德拉望遠鏡獲得的9個星系的觀測資料進行對比，的結果。說：“我們通過將大質量橢圓星系的觀測資料與現在的噴射形成理論進行對比，能了解超大質量黑洞的自旋速度。”、“我們認為這些巨型黑洞的旋轉速度幾乎接近愛因斯坦相對論的光速極限，這意味著它們能以光速拖拽周圍的物質。”。
人們無法看到黑洞，但是通過它們的重力對周圍物質的影響和它們釋放出的能量，可以判斷出它們確實存在以及它們的質量。這種被觀測到的噴射力和吸積率非常巨大，一個黑洞每月從周圍環境中吞噬掉的物質的質量是地球的10倍，它每秒鐘噴射出的能量是太陽一年散發出的總能量的50倍。奈曼和他的同事們正是根據這些結果，估計超大質量黑洞的自旋速度幾乎接近愛因斯坦提出的光速極限。
達拉謨大學的聯合調查員理察·鮑威爾說：“對黑洞來說，及其快速的自旋可能非常普遍。這或許能幫助我們解釋我們在太空中看到的延伸很遠的驚人噴射流的來源問題。”這種高速自旋產生的噴射加熱了周圍的氣體大氣，有助於導致恆星誕生。然而，這種強大的噴射也能摧毀臨近行星的大氣層。
近日，相關人員在德克薩斯州奧斯汀舉行的美國天文學會會議上發表了一篇論文，詳細介紹了這項最新研究。
