Η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στην καρδιά του γαλαξία μας δεν περιστρέφεται απλώς – το κάνει με σχεδόν τη μέγιστη ταχύτητα, σέρνοντας μαζί της οτιδήποτε βρεθεί κοντά της.

Οι φυσικοί υπολόγισαν την ταχύτητα περιστροφής της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας του Γαλαξία μας, η οποία ονομάζεται Τοξότης Α* (Sgr A*), χρησιμοποιώντας το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra της NASA για να δουν τις ακτίνες Χ και τα ραδιοκύματα που προέρχονται από εκροές υλικού.

Η ταχύτητα περιστροφής μιας μαύρης τρύπας ορίζεται ως “a” και δίνεται μια τιμή από 0 έως 1, με το 1 να είναι η μέγιστη ταχύτητα περιστροφής σε μια συγκεκριμένη μαύρη τρύπα, η οποία είναι ένα σημαντικό κλάσμα της ταχύτητας του φωτός. Η Ruth A. Daly , ένας φυσικός στο Penn State, και οι συνεργάτες του βρήκαν ότι η ταχύτητα περιστροφής του Sgr A* είναι μεταξύ 0,84 και 0,96 — κοντά στο ανώτατο όριο που ορίζεται από το πλάτος μιας μαύρης τρύπας. Η ομάδα περιέγραψε την ταχύτητα του Sgr A* σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 21 Οκτωβρίου στο περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

“Η ανακάλυψη ότι το Sgr A* περιστρέφεται με τη μέγιστη ταχύτητά του έχει εκτεταμένες συνέπειες για την κατανόησή μας για το σχηματισμό μαύρων οπών και τις αστροφυσικές διεργασίες που σχετίζονται με αυτά τα συναρπαστικά κοσμικά αντικείμενα”, είπε στο Live Science ο Xavier Calmet , ένας θεωρητικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Sussex που δεν συμμετείχε στην έρευνα.

Η περιστροφή μιας μαύρης τρύπας είναι διαφορετική από αυτή άλλων κοσμικών αντικειμένων. Ενώ οι πλανήτες, τα αστέρια και οι αστεροειδείς είναι συμπαγή σώματα με φυσικές επιφάνειες, οι μαύρες τρύπες είναι στην πραγματικότητα περιοχές του χωροχρόνου που οριοθετούνται από μια εξωτερική μη φυσική επιφάνεια που ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων, πέρα ​​από την οποία δεν μπορεί να διαφύγει φως.

«Ενώ η περιστροφή ενός πλανήτη ή αστεριού διέπεται από την κατανομή της μάζας του, η περιστροφή μιας μαύρης τρύπας περιγράφεται από τη γωνιακή ορμή του», είπε ο Calmet. “Λόγω των ακραίων βαρυτικών δυνάμεων κοντά σε μια μαύρη τρύπα, η περιστροφή προκαλεί τον χωρόχρονο να γίνει πολύ καμπύλος και στριμμένος, σχηματίζοντας αυτό που είναι γνωστό ως εργοσφαίρα. Αυτό το φαινόμενο είναι μοναδικό για τις μαύρες τρύπες και δεν συμβαίνει με στερεά σώματα όπως πλανήτες ή αστέρια. “

Αυτό σημαίνει ότι όταν περιστρέφονται, οι μαύρες τρύπες κυριολεκτικά στρίβουν το ίδιο το ύφασμα του χωροχρόνου και παρασύρουν οτιδήποτε μέσα στην εργοσφαιρία.

Αυτό το φαινόμενο, που ονομάζεται «σύρσιμο πλαισίου» ή «φαινόμενο φακού-τρύπα», σημαίνει ότι για να κατανοήσουν τον τρόπο με τον οποίο συμπεριφέρεται ο χώρος γύρω από μια μαύρη τρύπα, οι ερευνητές πρέπει να γνωρίζουν την περιστροφή του. Αυτό το σύρσιμο καρέ προκαλεί επίσης περίεργα οπτικά εφέ γύρω από τις μαύρες τρύπες.

«Καθώς το φως ταξιδεύει κοντά σε μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα, η περιστροφή του χωροχρόνου κάνει το μονοπάτι του φωτός να καμπυλώνεται ή να συστρέφεται», είπε ο Calmet. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα φαινόμενο που ονομάζεται βαρυτικός φακός, όπου η τροχιά του φωτός κάμπτεται λόγω της βαρυτικής επίδρασης της περιστρεφόμενης μαύρης τρύπας. Αυτές είναι εκδηλώσεις της βαρυτικής επιρροής των μαύρων οπών στο φως».

Η θεωρητική ανώτατη ταχύτητα μιας μαύρης τρύπας καθορίζεται από το πώς τροφοδοτείται από την ύλη και κατά συνέπεια το πώς μεγαλώνει.

«Καθώς η ύλη πέφτει σε μια μαύρη τρύπα, αυξάνει το σπιν της μαύρης τρύπας, αλλά υπάρχει ένα όριο στο πόση γωνιακή ορμή μπορεί να έχει», είπε ο Calmet. ” Ένας άλλος παράγοντας αναφέρεται ότι είναι η μάζα της μαύρης τρύπας. Οι πιο μεγάλης μάζας μαύρες τρύπες έχουν υψηλότερη βαρυτική έλξη, γεγονός που καθιστά πιο δύσκολη την αύξηση της περιστροφής τους.

«Επιπλέον, η αλληλεπίδραση μεταξύ της μαύρης τρύπας και του περιβάλλοντός της, όπως οι δίσκοι προσαύξησης, μπορεί να μεταφέρει τη γωνιακή ορμή και να επηρεάσει την περιστροφή της μαύρης τρύπας», πρόσθεσε.

Αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί το Sgr A*, με τη μάζα του που ισοδυναμεί με περίπου 4,5 εκατομμύρια ήλιους, έχει ταχύτητα περιστροφής μεταξύ 0,84 και 0,96 αλλά η ταχέως τροφοδοτούμενη υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στην καρδιά του γαλαξία M87 – η πρώτη μαύρη τρύπα που φωτογραφήθηκε ποτέ –  περιστρέφεται μεταξύ 0,89 και 0,91, παρόλο που έχει μάζα 6,5 δισεκατομμυρίων Ήλιων.

(photo: pixabay)