Misurazioni pionieristiche mostrano un buco nero che ruota a un quarto della velocità della luce

Un team di astronomi è riuscito a calcolare la velocità di rotazione di un buco nero supermassiccio grazie all’incontro casuale dell’oggetto con una stella, che lo ha distrutto all’istante.

Tutti i buchi neri hanno uno spin, che si sviluppa attraverso le loro interazioni con altra materia nello spazio. Quando i buchi neri crescono accumulando materia, possono ruotare a velocità più elevate; Quando crescono fondendosi con altri oggetti massicci, tendono a rallentare. Nel loro ultimo lavoro, il team è riuscito a dedurre la rotazione di un buco nero supermassiccio misurando l’oscillazione del suo disco di accrescimento dopo che una stella viene distrutta – una parola gentile che significa fatta a pezzi – dall’oggetto gigante. Hanno scoperto che la velocità di rotazione del buco nero era inferiore al 25% della velocità della luce, che è lenta, almeno per un buco nero. Era la ricerca del team pubblicato Oggi nella natura.

“La rotazione di un buco nero è legata alla sua evoluzione. Ad esempio, un buco nero che è cresciuto grazie al continuo accumulo di gas nel corso di miliardi di anni tende ad avere una rotazione elevata, mentre un buco nero che ha “è cresciuto fondendosi con altri”. buchi neri e devono girare lentamente,” ha detto l’autore principale del nuovo articolo in una e-mail a Gizmodo.

I buchi neri sono regioni dello spazio-tempo con campi gravitazionali così intensi che nemmeno la luce può fuoriuscire oltre un certo punto, chiamato orizzonte degli eventi. Ma i buchi neri attirano anche molta materia nelle loro vicinanze, il che è interessante, poiché consente ai ricercatori di studiare la fisica di questi misteriosi oggetti giganti. Questo materiale – una raccolta di detriti rocciosi, polvere e gas – è il disco di accrescimento del buco nero, e il suo bagliore luminoso è ciò che rende possibile all’Event Horizon Telescope di catturare direttamente l’ombra del buco nero.

“Esistono altre modalità in cui i buchi neri supermassicci – e quindi le galassie che li ospitano – possono crescere nel tempo, e ciascuna modalità ha una previsione specifica per la distribuzione dello spin”, ha aggiunto Basham. “Pertanto, se riusciamo a misurare la perturbazione dello spin dei buchi neri supermassicci, possiamo limitare il modo in cui essi (e le galassie che li ospitano) crescono nel tempo cosmico”.

A volte, le stelle sfortunate che passano troppo vicino a un buco nero vengono catturate dalla forza delle maree e vengono fatte a pezzi minuscoli; Parte della stella potrebbe essere espulsa nello spazio mentre altre si espandono per formare una grande quantità di materiale stellare estremamente caldo che diventa parte del disco di accrescimento del buco nero.

Il gigante rotante è stato scoperto nel febbraio 2020, quando la Zwicky Transit Facility ha rilevato un lampo di luce proveniente da un oggetto a un miliardo di anni luce dalla Terra. Il team ha studiato la sorgente luminosa, che credevano fosse un evento di disturbo delle maree, per più di 200 giorni utilizzando il telescopio NICER della NASA, che osserva l’universo alle lunghezze d’onda dei raggi X.

Il gruppo ha scoperto che le emissioni di raggi X dalla sorgente raggiungono il picco ogni 15 giorni. Ciò ha portato il team a concludere che questi picchi si sono verificati quando il disco di accrescimento era direttamente allineato con il telescopio. Lavorando a ritroso a partire da questa apparente oscillazione del disco di accrescimento, il team ha preso in considerazione la massa approssimativa del buco nero e la massa della stella da cui ha estratto la materia. Hanno fornito una stima della rotazione del buco nero stesso.

Questa non è la prima volta che viene calcolata la rotazione di un buco nero; Nel 2019, un team che includeva Basham ha trovato un segnale associato a un buco nero che ruota a circa la metà della velocità della luce. Tuttavia, come ha detto Basham a Gizmodo, la natura di quel segnale “rimane un mistero” mentre la nuova misurazione è coerente con la rotazione di un buco nero secondo le teorie correlate. Anche se un buco nero che ruota a un quarto della velocità della luce (167.654.156 miglia orarie, o 74.948.114 metri al secondo) è ancora molto veloce nei nostri semplici termini umani, dobbiamo ricordare che questi sono alcuni degli oggetti più estremi. nell’universo.

Basham ha aggiunto che il buco nero non può ruotare a una velocità superiore al 94% della velocità della luce, ovvero 630.379.631,62 miglia orarie (281.804.910,52 m/s). Secondo Kip Thorne Nel 1974. Questo massimo è dovuto alla quantità di coppia sul buco nero risultante dalla radiazione emessa dal disco di accrescimento che viene inghiottito dal buco nero. Il MIT ha anche prodotto un video utile per guidare le persone attraverso le nuove scoperte, che potete guardare di seguito:

I lampi di raggi X provenienti da oggetti distanti nello spazio sono spesso un segno della presenza di buchi neri nei loro soliti trucchi. Nel 2021, un team che includeva Basham ha stabilito che uno strano oggetto nello spazio noto come “la Mucca” potrebbe essere nato da un buco nero; Nel 2022, un altro lampo proveniente da un oggetto distante 8,5 miliardi di anni luce si è rivelato essere l’evento di disturbo mareale più distante osservato fino ad oggi, che ha visto il buco nero far esplodere un getto di materiale super caldo direttamente verso la Terra.

Il team continuerà a catalogare gli eventi di disturbo mareale, con l’obiettivo di conoscere la distribuzione dello spin dei buchi neri supermassicci. La strada per comprendere l’universo dei buchi neri è lunga, ma decifrarne la fisica potrebbe aiutarci a risolvere alcuni dei più grandi misteri dell’universo.