نحن في الواقع لا نعرف مدى سرعة دوران الثقب الأسود الهائل لمجرة درب التبانة ولكن قد تكون هناك طريقة لمعرفة ذلك
ما لم يكن أينشتاين مخطئًا ، يتم تحديد الثقب الأسود بثلاث خصائص: الكتلة والدوران والشحنة الكهربائية. يجب أن تكون شحنة الثقب الأسود تقريبًا صفراً لأن المادة الملتقطة بواسطة الثقب الأسود محايدة كهربائيًا. تحدد كتلة الثقب الأسود حجمه أفق الحدث، ويمكن قياسه بعدة طرق ، من سطوع المادة المحيطة به إلى الحركة المدارية للنجوم القريبة. من الصعب دراسة دوران الثقب الأسود.
كيف تخبرنا الأشعة السينية الصادرة عن الثقب الأسود بدورانه. الائتمان: NASA / JPL-Caltech
دوران الثقب الأسود هو في الأساس دورانه. مثلما تدور النجوم والكواكب حول محورها ، كذلك تدور الثقوب السوداء. الفرق هو أن الثقوب السوداء ليس لها سطح مادي مثل النجوم والكواكب. دوران الثقب الأسود ، مثل الكتلة ، هو خاصية الزمكان. يحدد السبين كيفية التواء الفضاء حول الثقب الأسود. لقياس دوران الثقب الأسود ، تحتاج إلى دراسة سلوك المادة بالقرب منه.
تم قياس دوران بعض الثقوب السوداء الهائلة. من خلال عدد قليل من الثقوب السوداء النشطة ، يمكننا دراسة الأشعة السينية المنبعثة من أقراص تراكمها. يتم إعطاء ضوء الأشعة السينية من القرص دفعة من الطاقة من الدوران ، وبقياس هذا التعزيز ، يمكننا تحديد الدوران. هناك طريقة أخرى وهي التقاط صورة مباشرة للثقب الأسود ، كما فعلنا مع تلك الموجودة في مركز M87. حلقة الضوء التي نراها أكثر إشراقًا في الجانب الذي يدور نحونا.
جانب واحد أكثر إشراقًا بسبب دوران الثقب الأسود. الائتمان: تعاون EHT
لكننا لا نعرف دوران أقرب ثقب أسود فائق الكتلة ، الموجود في مجرتنا. ثقبنا الأسود ليس نشطًا جدًا ، وهو أصغر بكثير من الثقب الموجود في M87. لا يمكننا قياس دورانه من خلال مراقبة الضوء بالقرب منه. لكن ورقة جديدة فيرسائل مجلة الفيزياء الفلكيةيجادل بأن هناك طريقة أخرى لقياس الدوران.
تستخدم طريقتهم خاصية تعرف باسم سحب الإطار. عندما تدور كتلة ، فإنها تلوي المساحة حولها قليلاً. نحن نعلم أنه حقيقي لأننا فعلنا ذلك قياس تأثير سحب الإطار لدوران الأرض. يخلق دوران الثقب الأسود نفس النوع من سحب الإطار ، ومن خلال قياسه ، يمكننا تحديد دوران الثقب الأسود. لا يمكننا وضع مسبار في مدار حول الثقب الأسود كما فعلنا مع الأرض ، ولكن يمكننا استخدام أفضل شيء تالي.
العنقود النجمي S الذي يدور حول الثقب الأسود في مجرتنا. الائتمان: NCSA ، UCLA / Keck
مئات النجوم تدور حول الثقب الأسود في مركز مجرتنا. حوالي أربعين منهم ، المعروفة باسم النجوم S ، لها مدارات قريبة من الثقب الأسود. بمرور الوقت ، تتغير مداراتها من خلال تأثير سحب الإطار. إذا تمكنا من قياس هذه التحولات ، فيمكننا قياس الدوران - فكلما زاد الدوران ، زاد انزياح المدار.
في هذا العمل الجديد ، درس الفريق مدارات النجوم S ولم يجدوا أي تغيير في سحب الإطار. بالنظر إلى مدى معرفتنا بمدارات هذه النجوم ، نعلم أن الثقب الأسود في مركز مجرتنا يجب أن يدور ببطء. قرر الفريق أن دورانه لا يمكن أن يكون أكثر من 0.1 على مقياس من 0 إلى 1 ، مما يعني أنه يدور أقل من 10٪ من أقصى دوران ممكن للثقب الأسود. على النقيض من ذلك ، فإن دوران الثقب الأسود في M87 يساوي 0.4 على الأقل.
المرجعي:فراغيوني وجياكومو وأبراهام لوب. ' حد أعلى لدوران SgrA * استنادًا إلى المدارات النجمية في قربها . 'رسائل مجلة الفيزياء الفلكية901.2 (2020): L32.
المرجعي:نيمن ، رودريغو. ' دوران M87 * . 'رسائل مجلة الفيزياء الفلكية880.2 (2019): L26.