I telescopi rivelano la rapida rotazione del buco nero della Via Lattea, che deforma lo spaziotempo

• Un nuovo studio può aiutare a risolvere la questione di quanto velocemente via Latteaenorme Buco nero Giri.
• Il buco nero, noto come Sagittarius A* (Sgr A*), ha una massa circa 4 milioni di volte quella del Sole.
• Utilizzo NASAQuesto studio condotto dall'Osservatorio a raggi X Chandra della NSF e dal Very Large Array della NSF ha rilevato che Sagittarius Sgr A* ruota molto rapidamente.
• Questa rotazione elevata distorce lo spaziotempo attorno a Sagittario A*, quindi sembra avere la forma di un pallone da football americano.

L'illustrazione di questo artista raffigura i risultati di un nuovo studio sul buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia chiamato Sagittarius A* (abbreviato Sgr A*). Questa scoperta ha scoperto che Sagittarius A* ruota così velocemente da distorcere lo spaziotempo – cioè il tempo e le tre dimensioni dello spazio – in modo che possa assomigliare più a un pallone da calcio.

Questi risultati sono stati ottenuti utilizzando l’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA e il Karl J. Jansky Very Large Array (VLA) della NSF. Un team di ricercatori ha applicato un nuovo metodo utilizzato Raggi X E dati radio per determinare la velocità con cui ruota Sgr A* in base al modo in cui il materiale fluisce verso e lontano dal buco nero. Hanno scoperto che Sagittarius A* ruota con una velocità angolare di circa il 60% del valore massimo possibile e con un momento angolare di circa il 90% del valore massimo possibile.

I buchi neri hanno due proprietà fondamentali: la loro massa (quanto pesano) e la loro rotazione (quanto velocemente girano). Determinare uno di questi valori dice molto agli scienziati su qualsiasi buco nero e su come si comporta. In passato, gli astronomi hanno effettuato diverse altre stime della velocità di rotazione di Sagittarius A* utilizzando tecniche diverse, con risultati che vanno da Sagittarius A* che non ruota affatto a che ruota quasi alla velocità massima.

Il nuovo studio suggerisce che Sagittarius A* stia, infatti, ruotando molto rapidamente, schiacciando lo spaziotempo che lo circonda. L'illustrazione mostra una sezione trasversale dell'Arco A* e il materiale che orbita attorno ad esso nel disco. La sfera nera al centro rappresenta il cosiddetto orizzonte degli eventi del buco nero, il punto di non ritorno da cui nulla, nemmeno la luce, può sfuggire.

Quando si osserva un buco nero rotante di lato, come mostrato in questa illustrazione, lo spaziotempo che lo circonda ha la forma di un pallone da calcio. Maggiore è la velocità di rotazione, più piatto diventa il pallone da calcio.

Il materiale giallo-arancione su entrambi i lati rappresenta il gas che vortica attorno a Sagittarius A*. Questa materia inevitabilmente si precipita nel buco nero e attraversa l'orizzonte degli eventi una volta caduta nella forma sferica. Pertanto, la regione all'interno della forma del pallone ma all'esterno dell'orizzonte degli eventi è raffigurata come una cavità. I punti blu mostrano i getti che si allontanano dai poli del buco nero rotante. Se osserviamo il buco nero dall'alto, lungo l'ugello del getto, scopriamo che lo spaziotempo è circolare.

Immagine a raggi X di Chandra di Sagittarius A* e dell'area circostante. Credito: NASA/CXC/Università. Dal Wisconsin / Y.Bai, et al.

La rotazione di un buco nero può servire come un'importante fonte di energia. I buchi neri supermassicci producono deflussi paralleli simili a getti quando viene estratta la loro energia di rotazione, il che richiede almeno una parte di materia nelle vicinanze del buco nero. A causa del carburante limitato attorno a Sagittarius A*, questo buco nero è stato relativamente silenzioso nelle ultime migliaia di anni con getti relativamente deboli. Tuttavia, questo lavoro mostra che ciò può cambiare se la quantità di materiale vicino a Sgr A* aumenta.

Per determinare lo spin* del buco nero, gli autori hanno utilizzato una tecnica basata su esperimenti chiamata “metodo del deflusso” che descrive in dettaglio la relazione tra lo spin e la massa del buco nero, le proprietà della materia vicino al buco nero e le proprietà del buco nero. deflusso. Il flusso parallelo verso l’esterno produce onde radio, mentre il disco di gas che circonda il buco nero è responsabile dell’emissione di raggi X. Utilizzando questo metodo, i ricercatori hanno combinato i dati di Chandra e del VLA con stime indipendenti della massa del buco nero ottenute da altri telescopi per limitare la rotazione del buco nero.

L'articolo che descrive questi risultati, condotto da Ruth Daly (Pennsylvania State University), è stato pubblicato nel numero di gennaio 2024 della rivista Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.

Riferimento: “Nuovi valori di spin del buco nero per Sagittarius A* ottenuti utilizzando il metodo del deflusso” di Ruth A Daly, Megan Donahue, Christopher P O'Dea, Biny Sebastian, Daryl Haggard e Anan Lu, 21 ottobre 2023, Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.
doi: 10.1093/manras/stad3228

Altri autori sono Penny Sebastian (Università di Manitoba, Canada), Megan Donahue (Michigan State University), Christopher O'Dea (Università di Manitoba), Darrell Haggard (McGill University) e Anan Lu (McGill University).

Il Marshall Space Flight Center della NASA gestisce il programma Chandra. Il Chandra X-ray Center dello Smithsonian Astrophysical Observatory controlla le operazioni scientifiche da Cambridge, Massachusetts, e le operazioni di volo da Burlington, Massachusetts.