Il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea ruota così velocemente da deformare lo spaziotempo che lo circonda in una forma che può sembrare un pallone da calcio, secondo un nuovo studio che utilizza i dati del Chandra X-ray Observatory della NASA e del National Science Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) della Fondazione.
Gli astronomi chiamano questo gigantesco buco nero Sagittarius A* (Sgr A* in breve), che si trova a circa 26.000 anni luce dalla Terra, nel centro della nostra galassia.
I buchi neri hanno due proprietà fondamentali:la loro massa (quanto pesano) e la loro rotazione (quanto velocemente ruotano). Determinare uno di questi due valori dice molto agli scienziati su qualsiasi buco nero e su come si comporta.
Un team di ricercatori ha applicato un nuovo metodo che utilizza raggi X e dati radio per determinare la velocità con cui Sgr A* ruota in base al modo in cui il materiale fluisce verso e lontano dal buco nero. Hanno scoperto che Sgr A* ruota con una velocità angolare (il numero di giri al secondo) che è circa il 60% del valore massimo possibile, un limite imposto dal fatto che il materiale non è in grado di viaggiare più velocemente della velocità della luce.
In passato, diversi astronomi hanno effettuato diverse altre stime della velocità di rotazione di Sgr A* utilizzando tecniche diverse, con risultati che vanno da Sgr A* che non ruota affatto a che ruota quasi alla velocità massima.
"Il nostro lavoro potrebbe aiutare a risolvere la questione della velocità con cui ruota il buco nero supermassiccio della nostra galassia", ha affermato Ruth Daly della Penn State University, autrice principale del nuovo studio. "I nostri risultati indicano che Sgr A* sta girando molto rapidamente, il che è interessante e ha implicazioni di vasta portata."
Un buco nero rotante attira lo "spaziotempo" (la combinazione del tempo e delle tre dimensioni dello spazio) e la materia vicina mentre gira. Anche lo spaziotempo attorno al buco nero rotante viene schiacciato. Osservando un buco nero dall'alto, lungo la canna di qualsiasi getto che produce, lo spaziotempo ha una forma circolare. Guardando il buco nero rotante di lato, tuttavia, lo spaziotempo ha la forma di un pallone da calcio. Più veloce è la rotazione, più piatto è il pallone.
La rotazione di un buco nero può fungere da importante fonte di energia. I buchi neri supermassicci in rotazione possono produrre deflussi collimati, cioè stretti fasci di materiale come i getti, quando viene estratta la loro energia di rotazione, il che richiede che ci sia almeno un po' di materia nelle vicinanze del buco nero.
A causa del carburante limitato attorno a Sgr A*, questo buco nero è stato relativamente silenzioso negli ultimi millenni con getti relativamente deboli. Questo lavoro, tuttavia, mostra che ciò potrebbe cambiare se la quantità di materiale nelle vicinanze di Sgr A* aumenta.
"Un buco nero che ruota è come un razzo sulla rampa di lancio", ha affermato Biny Sebastian, coautore dell'Università di Manitoba a Winnipeg, in Canada. "Una volta che il materiale si avvicina abbastanza, è come se qualcuno avesse alimentato il razzo e premuto il pulsante di 'lancio'."
Ciò significa che in futuro, se le proprietà della materia e l’intensità del campo magnetico vicino al buco nero dovessero cambiare, parte dell’enorme energia della rotazione del buco nero potrebbe generare deflussi più potenti. Questo materiale di partenza potrebbe provenire dal gas o dai resti di una stella lacerata dalla gravità del buco nero se quella stella si avvicina troppo a Sgr A*.
“I getti alimentati e collimati dal buco nero centrale rotante di una galassia possono influenzare profondamente la fornitura di gas per un’intera galassia, il che influenza la velocità con cui le stelle possono formarsi”, ha affermato la coautrice Megan Donahue della Michigan State University. "Le 'bolle di Fermi' viste nei raggi X e nei raggi gamma attorno al buco nero della nostra Via Lattea mostrano che il buco nero era probabilmente attivo in passato. Misurare la rotazione del nostro buco nero è un test importante di questo scenario."
Per determinare lo spin di Sgr A*, gli autori hanno utilizzato un metodo teorico basato empiricamente denominato "metodo del deflusso" che descrive in dettaglio la relazione tra lo spin del buco nero e la sua massa, le proprietà della materia vicino al buco nero, e le proprietà di deflusso.
Il flusso collimato produce le 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 una stima indipendente della massa del buco nero ottenuta da altri telescopi per limitare la rotazione del buco nero.
"Abbiamo una visione speciale di Sgr A* perché è il buco nero supermassiccio più vicino a noi", ha detto il coautore Anan Lu della McGill University di Montreal, Canada. "Anche se al momento la situazione è tranquilla, il nostro lavoro mostra che in futuro darà una spinta incredibilmente potente alla materia circostante. Ciò potrebbe accadere tra mille o un milione di anni, o potrebbe accadere durante la nostra vita."
Lo studio è pubblicato sulla rivista Monthly Notice of the Royal Astronomical Society .
Ulteriori informazioni: Ruth A Daly et al, Nuovi valori di spin del buco nero per Sagittarius A* ottenuti con il metodo del deflusso, Avvisi mensili della Royal Astronomical Society (2023). DOI:10.1093/mnras/stad3228
Informazioni sul giornale: Avvisi mensili della Royal Astronomical Society
Fornito da Chandra X-ray Center
