Czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej jednak szybko wiruje

Mieszcząca się w centrum naszej galaktyki supermasywna czarna dziura obraca się z prędkością równą 60 proc. teoretycznego maksimum. W ten sposób silnie zakrzywia czasoprzestrzeń, tak że przypomina ona kształtem piłkę do futbolu amerykańskiego.

Centrum Drogi Mlecznej zajmuje Sagittarius A* (Sgr A*) – supermasywna czarna dziura, którą od Ziemi dzieli odległość 26 tys. lat świetlnych.

Czarne dziury opisuje się dwoma głównymi parametrami – masą i właśnie prędkością obrotu wokół własnej osi.

Zespół z Penn State University (USA) i innych ośrodków naukowych wykorzystał nową metodę do pomiaru prędkości obrotu Sgr A*. Z pomocą należącego do NASA Chandra X-ray Observatory naukowcy określili ilość masy, która do czarnej dziury wpada i która jest z niej wyrzucana w postaci tzw. dżetów.

Wcześniejsze szacunki dokonywane różnymi technikami dawały silnie rozbieżne wyniki – podkreślają naukowcy. Według niektórych rezultatów Sgr A* nie obraca się wcale, według innych – z maksymalną prędkością.

„Nasza praca może pomóc w odpowiedzi na pytanie o to, jak szybko supermasywna czarna dziura naszej galaktyki się obraca” – mówi Ruth Daly, kierująca badaniem przedstawionym na łamach „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” (https://academic.oup.com/mnras/article/527/1/428/7326786).

Obracająca się czarna dziura „ciągnie” za sobą czasoprzestrzeń i pobliską masę – wyjaśniają naukowcy. Czasoprzestrzeń ulega przy tym spłaszczeniu. Patrząc z góry, ma ona kształt okrągły, lecz z boku przypomina piłkę do futbolu amerykańskiego. Im szybszy obrót, tym bardziej spłaszczona piłka.

Jednocześnie obracanie się czarnej dziury stanowi potężne źródło energii zasilającej wspomniane dżety, czyli strumienie pobieranej z otoczenia materii wyrzucane w górę i w dół względem płaszczyzny obrotu.

„Wirująca czarna dziura jest jak wyrzutnia rakiet. Kiedy jakaś materia się do niej zbliży, to tak, jakby ktoś napełnił rakietę paliwem i uruchomił przycisk ‘start’” – mówi współautor badania Biny Sebastian z University of Manitoba, Winnipeg.

Ponieważ w pobliżu Sgr A* znajduje się niewiele materii, wyrzucane przez nią dżety są obecnie słabe.

Jednak, jeśli do czarnej dziury zbliżą się odpowiednie zasoby masy, np. gazu z rozerwanej przez dziurę gwiazdy, energia pochodząca z wspomnianego obrotu zasili mocne dżety.

„Dżety zasilane i skupiane przez centralną czarną dziurę mogą mieć kolosalny wpływ na zasoby gazu dla całej galaktyki. To z kolei ma znaczenie dla prędkości powstawania gwiazd. Obserwowane w pobliżu czarnej dziury, w spektrum rentgenowskim i gamma tzw. bąble Fermiego wskazują, że Sgr A* była w przeszłości aktywna. Pomiary jej obrotu to ważny test dla takiego scenariusza” – mówi Megan Donahue z Michigan State University.(PAP)

Marek Matacz