1. Monitorare i dischi di accrescimento:
I buchi neri sono spesso circondati da dischi di accrescimento, anelli di gas e materia che vorticano attorno a loro. Nel caso dei buchi neri con rotazione ultraveloce, ci si aspetta che i dischi di accrescimento presentino determinate caratteristiche.
- Spessore del disco: La rotazione rapida fa sì che il disco di accrescimento diventi geometricamente sottile. Questa sottigliezza è un segno rivelatore di un'elevata velocità di rotazione.
- Raggio interno del disco: Il bordo interno del disco di accrescimento, noto come orbita circolare stabile più interna (ISCO), è più piccolo per i buchi neri che ruotano più velocemente. Le osservazioni che rivelano un ISCO piccolo possono indicare un'elevata velocità di rotazione.
2. Ispezionare l'emissione di raggi X:
I raggi X vengono emessi dal gas caldo all'interno del disco di accrescimento. Le proprietà dell'emissione di raggi X possono fornire indizi sulla rotazione del buco nero:
- Analisi spettrale: L’analisi spettrale dell’emissione di raggi X può rivelare caratteristiche specifiche, come lo “spettro di riflessione relativistico”, che è associato ai buchi neri in rapida rotazione.
- Curve di luce: Il monitoraggio delle curve di luce dei raggi X, o delle variazioni nella luminosità dei raggi X, può aiutare a identificare cali o modulazioni causate dalla forte gravità e dalla rapida rotazione del buco nero.
3. Osservare i getti relativistici:
I buchi neri che ruotano ultrarapidamente spesso lanciano potenti getti di materia ed energia lungo i loro assi di rotazione. Questi getti sono chiamati getti relativistici perché si muovono a una velocità prossima a quella della luce. Rilevare e studiare questi getti può indicare un'elevata velocità di rotazione.
4. Utilizza segnali di onde gravitazionali:
L’astronomia delle onde gravitazionali fornisce un altro mezzo per identificare i buchi neri in rapida rotazione. I segnali rilevati dai rilevatori di onde gravitazionali come LIGO possono trasportare informazioni sulla rotazione dei buchi neri che si fondono.
- Analisi della forma d'onda: L’analisi dei segnali delle onde gravitazionali può rivelare caratteristiche che indicano spin elevati, come la precessione e le armoniche di ordine superiore.
5. Studio della connessione Disk-Jet:
Si ritiene che la connessione tra il disco di accrescimento e i getti relativistici sia governata dalla rotazione del buco nero. Studiando le proprietà e la dinamica di questa connessione disco-getto, gli astronomi possono dedurre la velocità di rotazione.
6. Osservazioni su più lunghezze d'onda:
La combinazione di osservazioni su diverse lunghezze d’onda, tra cui radio, ottica, infrarossi e raggi X, può fornire una visione più completa dei dintorni del buco nero e aiutare a determinare la sua velocità di rotazione.
7. Modelli computazionali avanzati:
Modelli teorici e simulazioni numeriche dei dischi di accrescimento del buco nero e dei getti relativistici possono aiutare a interpretare le osservazioni e fornire informazioni sulla velocità di rotazione.
Utilizzando queste tecniche, gli astronomi possono approfondire i misteri dei buchi neri che ruotano più velocemente dell'universo, acquisendo una comprensione più profonda di questi enigmatici oggetti cosmici e del loro ruolo nel plasmare l'universo.
