是什么导致恒星和黑洞等天体旋转？

弗吉尼亚州拉德福大学的物理学家雷特·赫尔曼和田中恒文提供了以下解释

宇宙中的每一个物体——从基本的恒星到奇特的黑洞——都在旋转，而这种旋转的起源可以追溯到时间的起点。在大爆炸发生后的瞬间，能量的原始火球以惊人的速度膨胀，然后冷却并凝固成宇宙中的所有物质。如果这个火球在所有方向上都是均匀的，那么我们今天看到的一切都会是完全同质的：在整个空间中，原始氢和氦以及宇宙微波背景辐射（CBR）会完美均匀地分布。

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但是，正如对CBR的卫星观测显示的那样，这个火球并非完全均匀。一些区域比其他区域更密集，一些区域膨胀得更快。宇宙中较密集的区域开始在自身引力作用下坍塌，形成了成为巨大宇宙结构的物质团块。一个例子是巨引源，这是一堵巨大的星系团墙，绵延数亿光年，距离我们近5亿光年。

这种宇宙物体的自旋可以用一个守恒量来描述，称为角动量，它既考虑了旋转质量的速度，又考虑了它与自旋轴的距离。宇宙中最大的物质团块具有初始角动量——这些团块分解成越来越小的团块，形成了更小的星系团、星系群、单个星系、星系内的太阳系，最终形成单个恒星和行星。较小的团块各自获得了原始总角动量的一部分，并继续向下缩小，以至于今天的一切都具有一定的自旋。这个过程很像湍急水流的持续分解，旋转出越来越小的独立漩涡，每个漩涡都有自己独特的角动量。

例如，在我们的太阳系中，行星和太阳都以相同的方向旋转，因为它们是由同一团原始气体和尘埃形成的。（这个普遍趋势的例外之一是天王星，它可能是由于遥远的过去发生的巨大碰撞而被撞倒在侧面的。）行星以太阳旋转的相同方向围绕太阳运行。同样，与各自行星同时形成的卫星也以行星自转的相同方向围绕这些行星运行。

黑洞是在大爆炸之后，随着恒星演化和死亡而形成的。由于产生黑洞的恒星最初是旋转的，所以它们的后代也是如此。事实上，即使恒星最终耗尽了核燃料，它们在死亡后也会保持自旋。

当恒星处于正常生命周期中时，它们炽热的下层会施加足够的压力来支撑上层的巨大重量。但是，一旦恒星耗尽燃料并且聚变反应结束，它们就无法再支撑这种重量并坍塌到自身。在先于黑洞形成的超新星爆炸中，恒星的部分质量被吹走，带走了恒星总角动量的一部分。剩余的物质向恒星中心下落，并且随着下落速度越来越快。正如一个将手臂拉近身体两侧的溜冰者会加速一样，一个坍塌的恒星在收缩时也会加速旋转。这种加速使宇宙能够守恒其总角动量；当物质落入离自旋轴更近的地方时，它必须增加速度。

当这种物质落过称为事件视界的有去无回点时，它已将黑洞的角动量集中到一个非常小的体积中，这极大地扭曲了周围的时空。即使导致其发生的物质已经从我们的宇宙中切断，并坍塌到事件视界之外，角动量仍然存在。

目前，斯坦福大学的一个研究小组正在设计重力探测卫星，以测量我们自身自转的地球的角动量所造成的时空扭曲。虽然地球附近的时空扭曲与黑洞周围的时空扭曲相比非常微弱，但相同的物理原理在起作用。测量这种扭曲将为爱因斯坦的广义相对论提供进一步的支持。