Στην πραγματικότητα δεν γνωρίζουμε πόσο γρήγορα περιστρέφεται η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας, αλλά ίσως υπάρχει τρόπος να το ανακαλύψουμε
Εκτός αν ο Αϊνστάιν κάνει λάθος, μια μαύρη τρύπα ορίζεται από τρεις ιδιότητες: μάζα, σπιν και ηλεκτρικό φορτίο. Το φορτίο μιας μαύρης τρύπας θα πρέπει να είναι σχεδόν μηδενικό αφού η ύλη που συλλαμβάνεται από μια μαύρη τρύπα είναι ηλεκτρικά ουδέτερη. Η μάζα μιας μαύρης τρύπας καθορίζει το μέγεθος της ορίζοντας γεγονότων, και μπορεί να μετρηθεί με διάφορους τρόπους, από τη φωτεινότητα του υλικού γύρω του έως την τροχιακή κίνηση των κοντινών αστεριών. Η περιστροφή μιας μαύρης τρύπας είναι πολύ πιο δύσκολο να μελετηθεί.
Πώς οι ακτίνες Χ από μια μαύρη τρύπα μας λένε την περιστροφή της. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech
Η περιστροφή μιας μαύρης τρύπας είναι βασικά η περιστροφή της. Όπως τα αστέρια και οι πλανήτες περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους, έτσι και οι μαύρες τρύπες. Η διαφορά είναι ότι οι μαύρες τρύπες δεν έχουν φυσική επιφάνεια όπως τα αστέρια και οι πλανήτες. Η περιστροφή της μαύρης τρύπας, όπως και η μάζα, είναι χωροχρονική ιδιότητα. Το Spin καθορίζει πώς στρεβλώνεται ο χώρος γύρω από μια μαύρη τρύπα. Για να μετρήσετε την περιστροφή μιας μαύρης τρύπας, πρέπει να μελετήσετε πώς συμπεριφέρεται η ύλη κοντά της.
Έχει μετρηθεί η περιστροφή ορισμένων υπερμεγέθων μαύρων τρυπών. Με μερικές ενεργές μαύρες τρύπες, μπορούμε να μελετήσουμε τις ακτίνες Χ που εκπέμπονται από τους δίσκους προσαύξησής τους. Το φως ακτίνων Χ από το δίσκο λαμβάνει μια ώθηση ενέργειας από την περιστροφή, και μετρώντας αυτή την ώθηση, μπορούμε να προσδιορίσουμε το σπιν. Ένας άλλος τρόπος είναι να τραβήξετε μια απευθείας εικόνα της μαύρης τρύπας, όπως κάναμε με αυτή στο κέντρο του M87. Ο δακτύλιος φωτός που βλέπουμε είναι πιο φωτεινός στην πλευρά που περιστρέφεται προς το μέρος μας.
Η μία πλευρά είναι πιο φωτεινή λόγω της περιστροφής της μαύρης τρύπας. Πίστωση: Συνεργασία EHT
Αλλά δεν γνωρίζουμε την περιστροφή της πλησιέστερης υπερμεγέθους μαύρης τρύπας, αυτή στον δικό μας γαλαξία. Η μαύρη τρύπα μας δεν είναι πολύ ενεργή και είναι πολύ μικρότερη από αυτή του M87. Δεν μπορούμε να μετρήσουμε το σπιν του παρατηρώντας το φως κοντά του. Αλλά μια νέα εφημερίδαAstrophysical Journal Lettersυποστηρίζει ότι υπάρχει άλλος τρόπος μέτρησης του spin.
Η μέθοδός τους χρησιμοποιεί μια ιδιότητα γνωστή ως σύρσιμο πλαισίου. Όταν μια μάζα περιστρέφεται, στρίβει ελαφρά το χώρο γύρω της. Ξέρουμε ότι είναι αληθινό γιατί το έχουμε μέτρησε το φαινόμενο έλξης πλαισίου της περιστροφής της Γης. Η περιστροφή μιας μαύρης τρύπας δημιουργεί το ίδιο είδος σύρματος πλαισίου και μετρώντας το, μπορούμε να προσδιορίσουμε το σπιν της μαύρης τρύπας. Δεν μπορούμε να βάλουμε έναν ανιχνευτή σε τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα όπως κάναμε με τη Γη, αλλά μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το επόμενο καλύτερο πράγμα.
Το σμήνος S-star που περιφέρεται γύρω από τη μαύρη τρύπα στον γαλαξία μας. Πίστωση: NCSA, UCLA/Keck
Εκατοντάδες αστέρια περιφέρονται γύρω από τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας. Περίπου σαράντα από αυτά, γνωστά ως S-stars, έχουν τροχιές με κοντινή προσέγγιση στη μαύρη τρύπα. Με την πάροδο του χρόνου οι τροχιές τους μετατοπίζονται από το φαινόμενο σύρσιμο πλαισίου. Εάν μπορούμε να μετρήσουμε αυτές τις μετατοπίσεις, μπορούμε να μετρήσουμε το σπιν - όσο μεγαλύτερο είναι το σπιν, τόσο μεγαλύτερη είναι η μετατόπιση τροχιάς.
Σε αυτή τη νέα εργασία, η ομάδα μελέτησε τις τροχιές των άστρων S και δεν βρήκε καμία μετατόπιση έλξης πλαισίου. Δεδομένου του πόσο καλά γνωρίζουμε τις τροχιές αυτών των αστεριών, γνωρίζουμε ότι η μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας πρέπει να περιστρέφεται αργά. Η ομάδα διαπίστωσε ότι η περιστροφή του δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερη από 0,1 σε κλίμακα από το 0 έως το 1, που σημαίνει ότι περιστρέφεται λιγότερο από το 10% της μέγιστης δυνατής περιστροφής για μια μαύρη τρύπα. Αντίθετα, η περιστροφή της μαύρης τρύπας του M87 είναι τουλάχιστον 0,4.
Αναφορά:Fragione, Giacomo και Abraham Loeb. ' Ένα ανώτερο όριο στην περιστροφή του SgrA* με βάση τις αστρικές τροχιές στην περιοχή του .The Astrophysical Journal Letters901.2 (2020): L32.
Αναφορά:Nemmen, Rodrigo. ' The Spin of M87* .The Astrophysical Journal Letters880.2 (2019): L26.