Τοξότης Α*, η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα που ζει στο κέντρο του γαλαξία μας όχι μόνο περιστρέφεται, αλλά το κάνει με τη μέγιστη δυνατή ταχύτητα, παρασύροντας τα πάντα γύρω της στην περιστροφή της. Η ανακάλυψη έχει σημαντικές συνέπειες για την κατανόησή μας για το σχηματισμό μαύρων τρυπών και τις σχετικές αστροφυσικές διεργασίες.
Η περιστροφή του Τοξότη Α* μετρήθηκε από μια διεθνή ομάδα φυσικών με το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων Χ Chandra και δημοσιεύτηκε σε άρθρο στο «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society».
Οι φυσικοί ορίζουν την ταχύτητα περιστροφής μιας μαύρης τρύπας ως «a» και της αποδίδουν μια τιμή μεταξύ 0 και 1, όπου 1 είναι η μέγιστη ταχύτητα περιστροφής μιας συγκεκριμένης μαύρης τρύπας, υποδηλώνοντας ένα σημαντικό κλάσμα της ταχύτητας του φωτός. Μαζί με τους συναδέλφους της, η Ruth Daly, από το Penn State University και η πρώτη που υπέγραψε το άρθρο, ανακάλυψε ότι η ταχύτητα περιστροφής του Sgr A* είναι μεταξύ 0,84 και 0,96, δηλαδή πολύ κοντά στο μέγιστο δυνατό για τον Τοξότη *. Το ανώτερο όριο της ταχύτητας περιστροφής μιας μαύρης τρύπας υπολογίζεται, μεταξύ άλλων, με βάση τη διάμετρό της και την ικανότητά της να απορροφά ύλη.
Μια διαφορετική ανατροπή
Αλλά η περιστροφή μιας μαύρης τρύπας είναι εντελώς διαφορετική από αυτή άλλων κοσμικών αντικειμένων. Οι πλανήτες, τα αστέρια ή οι αστεροειδείς, στην πραγματικότητα, είναι στερεά σώματα, με σαφώς καθορισμένες φυσικές επιφάνειες, αλλά μια μαύρη τρύπα δεν είναι τίποτα άλλο από μια περιοχή του χώρου που οριοθετείται από ένα αόρατο και μη φυσικό εξωτερικό «όριο» που ονομάζεται «ορίζοντας γεγονότων». . », που μόλις διασταυρωθεί δεν αφήνει τίποτα, ούτε καν το φως, να ξεφύγει ξανά.
Οι τεράστιες βαρυτικές δυνάμεις κοντά σε μια μαύρη τρύπα προκαλούν, γύρω από τον ορίζοντα γεγονότων, τον ίδιο τον χωρόχρονο, με τα πάντα μέσα του, να παραμορφώνεται, να συστρέφεται και να σύρεται από την περιστροφή της μαύρης τρύπας. Αυτή η εξωτερική περιοχή είναι γνωστή ως «εργόσφαιρα» και είναι μοναδική για τις μαύρες τρύπες, καθώς στερεά αντικείμενα, όπως πλανήτες ή αστέρια, δεν μπορούν να την παράγουν. Με άλλα λόγια, όταν περιστρέφονται, οι μαύρες τρύπες στρίβουν το ίδιο το ύφασμα του χωροχρόνου και σέρνουν οτιδήποτε μέσα στην εργοσφαιρία στην περιστροφή τους.
Αυτό το φαινόμενο έλξης προκαλεί παράξενα οπτικά και χρονικά εφέ γύρω από τις μαύρες τρύπες. Και για να καταλάβουν πώς ακριβώς συμπεριφέρεται ο χώρος γύρω από μια μαύρη τρύπα, οι επιστήμονες πρέπει να γνωρίζουν την ταχύτητα περιστροφής του. Η μέγιστη ταχύτητα περιστροφής μιας μαύρης τρύπας καθορίζεται από το πώς τροφοδοτείται από την ύλη και, επομένως, από το πώς μεγαλώνει.
Υπολογισμός ταχύτητας περιστροφής
Η ταχύτητα περιστροφής μιας μαύρης τρύπας περιορίζεται ή αυξάνεται από διάφορους παράγοντες. Η ύλη και το φως που περιστρέφονται γύρω από τη μαύρη τρύπα καταλήγουν να πέφτουν σε αυτήν. Και καθώς το κάνουν, μεταδίδουν τη γωνιακή τους ορμή στη μαύρη τρύπα, προκαλώντας την αύξηση της περιστροφής της. Αλλά υπάρχει ένα όριο στην ποσότητα της γωνιακής ορμής που μπορεί να έχει μια μαύρη τρύπα.
Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας για τον περιορισμό της ταχύτητας περιστροφής είναι η μάζα της ίδιας της μαύρης τρύπας. Τα μεγαλύτερα, πιο ογκώδη έχουν ισχυρότερη βαρυτική έλξη, καθιστώντας δυσκολότερη την περιστροφή τους. Γι’ αυτό τα μικρότερα περιστρέφονται πιο γρήγορα από τα μεγαλύτερα. Τέλος, η αλληλεπίδραση μεταξύ της μαύρης τρύπας και του περιβάλλοντος της, όπως οι δίσκοι προσαύξησης που σχηματίζονται γύρω της καθώς περιστρέφεται η ύλη, μπορεί να μεταφέρει τη γωνιακή ορμή για να επηρεάσει την ταχύτητα περιστροφής.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, το άθροισμα όλων αυτών των παραγόντων θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί ο Τοξότης Α*, με μάζα «μόνο» 4,5 εκατομμύρια ήλιους, έχει τόσο υψηλή ταχύτητα περιστροφής (μεταξύ 0,84 και 0,96) ενώ η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στο κέντρο του ο γαλαξίας M87, με πολύ μεγαλύτερη μάζα (ισοδύναμη με αυτή των 6,5 δισεκατομμυρίων Ήλιων), περιστρέφεται πιο αργά (μεταξύ 0,89 και 0,91).