Emme itse asiassa tiedä kuinka nopeasti Linnunradan supermassiivinen musta aukko pyörii, mutta saattaa olla tapa selvittää
Ellei Einstein ole väärässä, musta aukko määritellään kolmella ominaisuudella: massa, spin ja sähkövaraus. Mustan aukon varauksen tulisi olla lähes nolla, koska mustan aukon vangitsema aine on sähköisesti neutraali. Mustan aukon massa määrittää sen koon tapahtumahorisontti, ja sitä voidaan mitata useilla tavoilla, sitä ympäröivän materiaalin kirkkaudesta lähellä olevien tähtien kiertoradan liikkeisiin. Mustan aukon pyörimistä on paljon vaikeampi tutkia.
Kuinka mustan aukon röntgensäteet kertovat meille sen pyörimisen. Kiitos: NASA/JPL-Caltech
Mustan aukon pyöriminen on pohjimmiltaan sen pyörimistä. Aivan kuten tähdet ja planeetat pyörivät akselinsa ympäri, niin myös mustat aukot. Erona on, että mustilla aukoilla ei ole fyysistä pintaa, kuten tähdillä ja planeetoilla. Mustan aukon spin, kuten massa, on aika-avaruusominaisuus. Spin määrittää kuinka avaruus vääntyy mustan aukon ympärille. Mustan aukon pyörimisen mittaamiseksi sinun on tutkittava, kuinka aine käyttäytyy sen lähellä.
Joidenkin supermassiivisten mustien aukkojen pyörimisnopeus on mitattu. Muutaman aktiivisen mustan aukon avulla voimme tutkia niiden kertymälevyjen lähettämiä röntgensäteitä. Levyltä tuleva röntgenvalo saa energiatehosteen pyörimisestä, ja mittaamalla tämän tehosteen voimme määrittää spinin. Toinen tapa on ottaa suora kuva mustasta aukosta, kuten teimme M87:n keskellä. Näkemämme valorengas on kirkkaampi meitä kohti pyörivällä puolella.
Toinen puoli on kirkkaampi mustan aukon pyörimisen takia. Luotto: EHT Collaboration
Mutta emme tiedä lähimmän supermassiivisen mustan aukon, oman galaksissamme olevan, pyörimistä. Musta aukkomme ei ole kovin aktiivinen, ja se on paljon pienempi kuin M87:n aukko. Emme voi mitata sen pyörimistä tarkkailemalla valoa sen lähellä. Mutta uusi lehti tulossaAstrophysical Journal Lettersväittää, että on olemassa toinen tapa mitata spin.
Heidän menetelmänsä käyttää ominaisuutta, joka tunnetaan nimellä frame dragging. Kun massa pyörii, se kiertää tilaa hieman ympärilleen. Tiedämme, että se on totta, koska olemme mittasi Maan pyörimisen kehystä vetävän vaikutuksen. Mustan aukon pyöriminen saa aikaan samanlaisen kehyksen vetämisen, ja sitä mittaamalla voimme määrittää mustan aukon pyörimisen. Emme voi laittaa luotainta mustan aukon kiertoradalle kuten teimme Maan kanssa, mutta voimme käyttää seuraavaksi parasta.
S-tähtijoukko, joka kiertää galaksissamme mustaa aukkoa. Luotto: NCSA, UCLA/Keck
Sadat tähdet kiertävät galaksimme keskellä olevaa mustaa aukkoa. Noin 40 niistä, jotka tunnetaan nimellä S-tähti, kiertää kiertoradalla lähellä mustaa aukkoa. Ajan myötä niiden kiertoradat siirtyvät kehystä vetävällä vaikutuksella. Jos voimme mitata nämä siirtymät, voimme mitata spinin - mitä suurempi spin, sitä suurempi kiertoradan siirtymä.
Tässä uudessa työssä ryhmä tutki S-tähtien kiertoradat eikä löytänyt kehystä vetävän siirtymän. Ottaen huomioon, kuinka hyvin tunnemme näiden tähtien kiertoradat, tiedämme galaksimme keskellä olevan mustan aukon pyörivän hitaasti. Tiimi päätti, että sen spin ei voi olla suurempi kuin 0,1 asteikolla 0-1, mikä tarkoittaa, että se pyörii alle 10% mustan aukon suurimmasta mahdollisesta spinistä. Sitä vastoin M87:n mustan aukon spin on vähintään 0,4.
Viite:Fragione, Giacomo ja Abraham Loeb. ' SgrA*:n pyörimisen yläraja, joka perustuu tähtien kiertoradoihin sen läheisyydessä .'The Astrophysical Journal Letters901.2 (2020): L32.
Viite:Nemmen, Rodrigo. ' M87:n pyöritys* .'The Astrophysical Journal Letters880.2 (2019): L26.