Czarna dziura z serca naszej galaktyki. Silnie zakrzywia czasoprzestrzeń

W samym sercu naszej galaktyki, Drogi Mlecznej, znajduje się supermasywna czarna dziura o nazwie Sagittarius A* (Sgr A*), oddzielona od naszej planety Ziemi dystansem wynoszącym 26 tysięcy lat świetlnych. Ta czarna dziura obraca się z prędkością stanowiącą 60 procent teoretycznego maksimum, co powoduje intensywne zakrzywienie czasoprzestrzeni. Efekt ten sprawia, że kształt czasoprzestrzeni przypomina piłkę do futbolu amerykańskiego.

Czarne dziury są opisywane za pomocą dwóch kluczowych parametrów: masy oraz prędkości obrotu wokół własnej osi. Naukowcy z Penn State University w Stanach Zjednoczonych, współpracujący z innymi ośrodkami naukowymi, zastosowali nową metodę do pomiaru prędkości obrotu Sgr A*. Wykorzystując należące do NASA Chandra X-ray Observatory, naukowcy byli w stanie określić ilość masy, która wpada do czarnej dziury oraz ilość masy, która jest z niej wyrzucana w postaci tzw. dżetów.

Próby szacowania prędkości obrotu czarnej dziury za pomocą różnych technik w przeszłości dawały wyniki, które były często sprzeczne. Niektóre z nich sugerowały, że Sgr A* nie obraca się wcale, podczas gdy inne wskazywały na maksymalną prędkość obrotu. "Nasze badanie może przyczynić się do odpowiedzi na pytanie, jak szybko supermasywna czarna dziura naszej galaktyki się obraca" - mówi Ruth Daly, która kierowała badaniem opublikowanym w "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society".

Naukowcy wyjaśniają, że obracająca się czarna dziura "ciągnie" za sobą czasoprzestrzeń oraz pobliską masę, co prowadzi do spłaszczenia czasoprzestrzeni. Patrząc z góry, czasoprzestrzeń ma kształt okrągły, ale z boku przypomina piłkę do futbolu amerykańskiego. Im szybszy jest obrót czarnej dziury, tym bardziej spłaszczona jest ta "piłka".

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Obrót czarnej dziury jest również potężnym źródłem energii, które zasila wspomniane wcześniej dżety. Dżety to strumienie materii pobieranej z otoczenia, które są wyrzucane w górę i w dół względem płaszczyzny obrotu. "Wirująca czarna dziura działa jak wyrzutnia rakiet. Kiedy jakaś materia zbliża się do niej, to tak, jakby ktoś napełnił rakietę paliwem i nacisnął przycisk 'start'" - mówi Biny Sebastian z University of Manitoba, Winnipeg, który jest współautorem badania.

Obecnie dżety wyrzucane przez Sgr A* są słabe, ponieważ w jej pobliżu znajduje się niewiele materii. Jednak jeśli do czarnej dziury zbliżą się odpowiednie zasoby masy, na przykład gaz z gwiazdy rozerwanej przez dziurę, energia pochodząca z obrotu czarnej dziury zasili mocne dżety.

"Dżety zasilane i skupiane przez centralną czarną dziurę mogą mieć ogromny wpływ na zasoby gazu dla całej galaktyki. To z kolei ma znaczenie dla prędkości powstawania gwiazd. Obserwowane w pobliżu czarnej dziury, w spektrum rentgenowskim i gamma tzw. bąble Fermiego wskazują, że Sgr A* była w przeszłości aktywna. Pomiary jej obrotu to ważny test dla takiego scenariusza" - mówi Megan Donahue z Michigan State University.