Crna rupa iskrivljuje prostorvrijeme u oblik ragbi lopte

Supermasivna crna rupa u središtu Mliječne staze vrti se toliko brzo da iskrivljuje prostorvrijeme koje je okružuje u oblik koji može izgledati poput nogometne lopte, prema novoj studiji koja se temelji na podacima NASA-inog rendgenskog opservatorija Chandra i američke Nacionalne znanstvene agencije.

Astronomi ovu ogromnu crnu rupu nazivaju Sagittarius A* (Sgr A*), a nalazi se oko 26.000 svjetlosnih godina od Zemlje u središtu naše galaksije.

Tim istraživača primijenio je novu metodu koja koristi rendgenske i radio podatke kako bi odredio koliko se brzo Sgr A* vrti na temelju toga kako materijal teče prema crnoj rupi i od nje. Otkrili su da se Sgr A* vrti kutnom brzinom brojem okretaja u sekundi koji je oko 60% maksimalne moguće vrijednosti, granice postavljene materijalom koji ne može putovati brže od brzine svjetlosti.

"Naš bi rad mogao pomoći u rješavanju pitanja koliko se brzo vrti supermasivna crna rupa naše galaksije", rekla je Ruth Daly sa Sveučilišta Penn State, koja je glavna autorica nove studije. "Naši rezultati pokazuju da se Sgr A* vrti vrlo brzo, što je zanimljivo i ima dalekosežne implikacije."

Rotirajuća crna rupa povlači "prostorvrijeme" (kombinacija vremena i tri dimenzije prostora) i obližnju materiju dok se okreće. Prostorvrijeme oko rotirajuće crne rupe također je zgnječeno. Gledajući crnu rupu s vrha, uzduž cijevi bilo kojeg mlaza koji proizvodi, prostorvrijeme je kružnog oblika. Međutim, gledajući sa strane rotirajuću crnu rupu, prostor-vrijeme ima oblik nogometne lopte (lopte za američki nogomet), odnosno ragbi lopte.

Rotacija crne rupe može djelovati kao važan izvor energije. Rotirajuće supermasivne crne rupe mogu proizvesti kolimirane odljeve, to jest uske zrake materijala kao što su mlazovi, kada se njihova spinska energija izvuče, što zahtijeva da postoji barem nešto materije u blizini crne rupe. Zbog ograničenog goriva oko Sgr A*, ova crna rupa bila je relativno tiha u posljednjim tisućljećima s relativno slabim mlazovima. Ovaj rad, međutim, pokazuje da bi se to moglo promijeniti ako se količina materijala u blizini Sgr A* poveća.

To znači da bi u budućnosti, ako se svojstva materije i jakost magnetskog polja u blizini crne rupe promijene, dio ogromne energije spina crne rupe mogao potaknuti snažnije odljeve. Ovaj izvorni materijal mogao bi potjecati iz plina ili iz ostataka zvijezde koju je rastrgala gravitacija crne rupe ako ta zvijezda zaluta preblizu Sgr A*.

Kako bi odredili vrtnju Sgr A*, autori su koristili empirijski utemeljenu teorijsku metodu koja se naziva "metoda odljeva" koja detaljno opisuje odnos između vrtnje crne rupe i njezine mase, svojstava materije u blizini crne rupe, i svojstva odljeva. Kolimirani odljev proizvodi radio valove, dok je disk plina koji okružuje crnu rupu odgovoran za emisiju X-zraka. Koristeći ovu metodu, istraživači su kombinirali podatke iz Chandre i VLA s neovisnom procjenom mase crne rupe iz drugih teleskopa kako bi ograničili vrtnju crne rupe.

Studija koja opisuje te rezultate koju je vodila Ruth Daly objavljena je u i časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society za siječanj 2024. i možete je pronaći na ovoj poveznici.