Misurando lo spin di Sagittarius A*, il buco nero al centro della Via Lattea, gli astronomi hanno osservato una rotazione prossima alla sua velocità massima.
Scegli un oggetto qualsiasi nell’Universo e probabilmente sta girando. Gli asteroidi roteano, i pianeti e le lune ruotano sui loro assi e persino i buchi neri girano su sé stessi. E per ciascun oggetto in rotazione, esiste una velocità massima alla quale può arrivare. Se consideriamo Sagittarius A*, il buco nero al centro della Via Lattea, sta ruotando quasi alla sua massima velocità.
Velocità di rotazione
Per oggetti come la Terra, la velocità massima di rotazione è definita dalla sua gravità superficiale. Il peso che sentiamo stando in piedi sulla Terra non è dovuto solo all’attrazione gravitazionale della Terra. La gravità ci spinge verso il centro del nostro pianeta, ma anche la rotazione terrestre tende a scagliarci verso l’esterno, lontano dalla Terra. Questa forza “centrifuga” è piccola, ma significa che il tuo peso all’equatore è leggermente inferiore a quello al polo nord o sud.
Con la nostra giornata di 24 ore, la differenza di peso tra l’equatore e il polo è solo dello 0,3%. Ma il giorno di 10 ore di Saturno significa che la differenza è del 19%. Tanto che Saturno si piega leggermente verso l’esterno all’altezza del suo equatore. Ora immagina un pianeta che ruota così velocemente che la differenza sia del 100%. A quel punto, l’attrazione gravitazionale del pianeta e la sua forza centrifuga all’equatore si annullerebbero. Se il mondo girasse più velocemente. andrebbe in pezzi. Probabilmente andrebbe in pezzi a una velocità di rotazione ancora più lenta, ma questa è chiaramente la velocità di rotazione massima.
Una torsione dello spaziotempo
Per i buchi neri le cose sono un po’ diverse. I buchi neri non sono oggetti con una superficie fisica. Non sono fatti di materiale che potrebbe volare via. Ma hanno ancora una velocità di rotazione massima. I buchi neri sono definiti dalla loro enorme gravità, che distorce lo spazio e il tempo attorno a loro. L’orizzonte degli eventi del buco nero segna il punto di non ritorno per gli oggetti vicini, ma non è una superficie fisica.
Inoltre, la rotazione di un buco nero non è definita dalla rotazione della massa fisica, ma piuttosto dalla torsione dello spaziotempo attorno al buco nero. Quando oggetti come la Terra ruotano, fanno ruotare leggermente anche lo spazio attorno a sé. È un effetto noto come trascinamento del fotogramma. E La rotazione di un buco nero è definita proprio da questo effetto di trascinamento del fotogramma: i buchi neri ruotano senza la rotazione fisica della materia, ma solo con una torsione dello spaziotempo.
Ciò significa che esiste un limite superiore a questa rotazione a causa delle proprietà intrinseche dello spazio e del tempo. Nelle equazioni della Relatività Generale di Einstein, la rotazione di un buco nero è misurata da una quantità nota come a, dove a deve essere compreso tra zero e uno. Se un buco nero non ha spin, allora a = 0, e se ha la rotazione massima, allora a = 1.
La rotazione di Sagittarius A*
Questo ci porta a un nuovo studio sulla rotazione del buco nero supermassiccio nella nostra galassia. Il team ha esaminato le osservazioni radio e nei raggi X del buco nero per stimarne la rotazione. A causa del trascinamento del fotogramma dello spaziotempo vicino al buco nero, lo spettro della luce proveniente dal materiale vicino ad esso è distorto. Osservando l’intensità della luce a varie lunghezze d’onda, il team è stato in grado di stimare la quantità di spin.
Ciò che hanno scoperto è che il valore a del nostro buco nero è compreso tra 0,84 e 0,96, il che significa che ruota in modo estremamente veloce. Nella gamma superiore della rotazione stimata, ruoterebbe quasi alla velocità massima. Questo è addirittura superiore al parametro di rotazione del buco nero in M87, dove si stima che sia compreso tra 0,89 e 0,91.
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