Il buco nero supermassiccio nel cuore della nostra galassia non si limita a girare, ma lo fa quasi alla massima velocità, trascinando con sé qualsiasi cosa vicino a sé.
I fisici hanno calcolato la velocità di rotazione del buco nero supermassiccio della Via Lattea, chiamato Sagittarius A* (Sgr A*), utilizzando l’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA per osservare i raggi X e le onde radio emanati dai deflussi di materiale.
La velocità di rotazione di un buco nero è definita come “a” e gli viene assegnato un valore compreso tra 0 e 1, dove 1 è la velocità di rotazione massima di un particolare buco nero, che è una frazione significativa della velocità della luce. Ruth A. Daly , fisica della Penn State, e colleghi hanno scoperto che la velocità di rotazione di Sgr A* è compresa tra 0,84 e 0,96, vicino al limite superiore definito dalla larghezza di un buco nero. Il team ha descritto l’incredibile velocità di Sgr A* in uno studio pubblicato il 21 ottobre sulla rivista Monthly Notice della Royal Astronomical Society .
“Scoprire che Sgr A* ruota alla sua velocità massima ha implicazioni di vasta portata per la nostra comprensione della formazione del buco nero e dei processi astrofisici associati a questi affascinanti oggetti cosmici”, ha affermato Xavier Calmet, fisico teorico dell’Università del Sussex, coinvolto nella ricerca.
I buchi neri sono una vera seccatura
La rotazione di un buco nero è diversa da quella di altri oggetti cosmici. Mentre i pianeti, le stelle e gli asteroidi sono corpi solidi con superfici fisiche, i buchi neri sono in realtà regioni dello spazio-tempo delimitate da una superficie esterna non fisica chiamata orizzonte degli eventi, oltre la quale nessuna luce può sfuggire.
“Mentre la rotazione di un pianeta o di una stella è governata dalla distribuzione della sua massa, la rotazione di un buco nero è descritta dal suo momento angolare”, ha detto Calmet. “A causa delle forze gravitazionali estreme vicino a un buco nero, la rotazione fa sì che lo spaziotempo diventi molto curvo e attorcigliato, formando quella che è conosciuta come l’ergosfera. Questo effetto è esclusivo dei buchi neri e non si verifica con corpi solidi come pianeti o stelle. ”
Ciò significa che quando ruotano, i buchi neri attorcigliano letteralmente il tessuto stesso dello spazio-tempo e trascinano con sé qualsiasi cosa all’interno dell’ergosfera.
Questo fenomeno, chiamato “frame dragging” o “effetto Lensing-Thirring”, significa che per comprendere il modo in cui si comporta lo spazio attorno a un buco nero, i ricercatori devono conoscerne la rotazione. Questo trascinamento del fotogramma dà anche origine a strani effetti visivi attorno ai buchi neri.
“Mentre la luce viaggia vicino a un buco nero rotante, la rotazione dello spaziotempo fa sì che il percorso della luce sia curvo o attorcigliato”, ha detto Calmet. “Ciò si traduce in un fenomeno chiamato lente gravitazionale, in cui la traiettoria della luce viene piegata a causa dell’influenza gravitazionale del buco nero rotante. L’effetto di trascinamento del fotogramma può portare alla formazione di anelli di luce e persino alla creazione dell’ombra del buco nero. Queste sono manifestazioni dell’influenza gravitazionale dei buchi neri sulla luce”.
La velocità massima teorica di un buco nero è determinata da come si nutre di materia e quindi da come cresce.
“Quando la materia cade in un buco nero, aumenta la rotazione del buco nero, ma c’è un limite alla quantità di momento angolare che può possedere”, ha detto Calmet. “Un altro fattore è la massa del buco nero. I buchi neri più massicci hanno una maggiore attrazione gravitazionale, rendendo più difficile aumentare la loro rotazione.
“Inoltre, l’interazione tra il buco nero e l’ambiente circostante, come i dischi di accrescimento, può trasferire il momento angolare e influenzare la rotazione del buco nero”, ha aggiunto.
Ciò potrebbe spiegare perché Sgr A*, con la sua massa equivalente a circa 4,5 milioni di soli, ha una velocità di rotazione compresa tra 0,84 e 0,96, ma il buco nero supermassiccio in rapida alimentazione nel cuore della galassia M87 – il primo buco nero mai fotografato – è ruota tra 0,89 e 0,91, nonostante abbia la massa di 6,5 miliardi di soli.