是什麼導致恆星和黑洞等天體旋轉？

弗吉尼亞州拉德福大學的物理學家雷特·赫爾曼和田中恆文提供了以下解釋

宇宙中的每一個物體——從基本的恆星到奇特的黑洞——都在旋轉，而這種旋轉的起源可以追溯到時間的起點。在大爆炸發生後的瞬間，能量的原始火球以驚人的速度膨脹，然後冷卻並凝固成宇宙中的所有物質。如果這個火球在所有方向上都是均勻的，那麼我們今天看到的一切都會是完全同質的：在整個空間中，原始氫和氦以及宇宙微波背景輻射（CBR）會完美均勻地分佈。

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但是，正如對CBR的衛星觀測顯示的那樣，這個火球並非完全均勻。一些區域比其他區域更密集，一些區域膨脹得更快。宇宙中較密集的區域開始在自身引力作用下坍塌，形成了成為巨大宇宙結構的物質團塊。一個例子是巨引源，這是一堵巨大的星系團牆，綿延數億光年，距離我們近5億光年。

這種宇宙物體的自旋可以用一個守恆量來描述，稱為角動量，它既考慮了旋轉質量的速度，又考慮了它與自旋軸的距離。宇宙中最大的物質團塊具有初始角動量——這些團塊分解成越來越小的團塊，形成了更小的星系團、星系群、單個星系、星系內的太陽系，最終形成單個恆星和行星。較小的團塊各自獲得了原始總角動量的一部分，並繼續向下縮小，以至於今天的一切都具有一定的自旋。這個過程很像湍急水流的持續分解，旋轉出越來越小的獨立漩渦，每個漩渦都有自己獨特的角動量。

例如，在我們的太陽系中，行星和太陽都以相同的方向旋轉，因為它們是由同一團原始氣體和塵埃形成的。（這個普遍趨勢的例外之一是天王星，它可能是由於遙遠的過去發生的巨大碰撞而被撞倒在側面的。）行星以太陽旋轉的相同方向圍繞太陽執行。同樣，與各自行星同時形成的衛星也以行星自轉的相同方向圍繞這些行星執行。

黑洞是在大爆炸之後，隨著恆星演化和死亡而形成的。由於產生黑洞的恆星最初是旋轉的，所以它們的後代也是如此。事實上，即使恆星最終耗盡了核燃料，它們在死亡後也會保持自旋。

當恆星處於正常生命週期中時，它們熾熱的下層會施加足夠的壓力來支撐上層的巨大重量。但是，一旦恆星耗盡燃料並且聚變反應結束，它們就無法再支撐這種重量並坍塌到自身。在先於黑洞形成的超新星爆炸中，恆星的部分質量被吹走，帶走了恆星總角動量的一部分。剩餘的物質向恆星中心下落，並且隨著下落速度越來越快。正如一個將手臂拉近身體兩側的溜冰者會加速一樣，一個坍塌的恆星在收縮時也會加速旋轉。這種加速使宇宙能夠守恆其總角動量；當物質落入離自旋軸更近的地方時，它必須增加速度。

當這種物質落過稱為事件視界的有去無回點時，它已將黑洞的角動量集中到一個非常小的體積中，這極大地扭曲了周圍的時空。即使導致其發生的物質已經從我們的宇宙中切斷，並坍塌到事件視界之外，角動量仍然存在。

目前，斯坦福大學的一個研究小組正在設計重力探測衛星，以測量我們自身自轉的地球的角動量所造成的時空扭曲。雖然地球附近的時空扭曲與黑洞周圍的時空扭曲相比非常微弱，但相同的物理原理在起作用。測量這種扭曲將為愛因斯坦的廣義相對論提供進一步的支援。