A teleszkópok felfedik a Tejútrendszer fekete lyukának gyors forgását, ami megvetemíti a téridőt

Ez a művész illusztrációja egy szupermasszív fekete lyuk és a környező anyag keresztmetszete a galaxisunk közepén. A középen lévő fekete gömb a fekete lyuk eseményhorizontját jelenti, azt a pontot, ahonnan semmi, még a fény sem menekülhet el. Ha oldalról nézünk egy forgó fekete lyukat, amint az ezen az ábrán is látható, az azt körülvevő téridő olyan alakú, mint egy amerikai futball. A mindkét oldalon lévő sárga-narancssárga anyag a fekete lyuk körül örvénylő gázt ábrázolja. Ez az anyag elkerülhetetlenül berohan a fekete lyukba, és átlépi az eseményhorizontot, amint gömb alakúra esik. Így a futballformán belüli, de az eseményhorizonton kívüli régiót üregként ábrázolják. A kék pontok a forgó fekete lyuk pólusaitól távolodó fúvókákat mutatnak. A kép jóváírása: NASA/CXC/M.Weiss

• Egy új tanulmány segíthet megoldani azt a kérdést, hogy milyen gyorsan Tejúthatalmas Fekete lyuk Pörgetések.
• A Sagittarius A* (Sgr A*) néven ismert fekete lyuk tömege körülbelül 4 milliószor nagyobb, mint a Napé.
• Használat NASAAz NSF Chandra X-ray Obszervatóriuma és az NSF Very Large Array vizsgálata szerint az Sgr A* nagyon gyorsan forog.
• Ez a nagy forgás torzítja a téridőt a Sagittarius A* körül, így úgy tűnik, amerikai futball formájú.

Ez a művész illusztrációja a galaxisunk középpontjában lévő szupermasszív fekete lyuk új tanulmányának eredményeit ábrázolja, a Sagittarius A* (rövidítve Sgr A*). Ez a megállapítás azt mutatta, hogy a Sagittarius A* olyan gyorsan forog, hogy eltorzítja a téridőt – vagyis az időt és a tér három dimenzióját –, így inkább futballra hasonlíthat.

Ezeket az eredményeket a NASA Chandra X-ray Observatory és az NSF Karl J. Jansky Very Large Array (VLA) segítségével kaptuk. Egy kutatócsoport új módszert alkalmazott röntgen És rádiós adatok annak meghatározásához, hogy az Sgr A* milyen gyorsan forog az alapján, hogy az anyag hogyan áramlik a fekete lyuk felé és onnan. Azt találták, hogy a Sagittarius A* a maximális lehetséges érték körülbelül 60%-ának megfelelő szögsebességgel, a maximális lehetséges érték körülbelül 90%-ának megfelelő szögimpulzussal forog.

A fekete lyukaknak két alapvető tulajdonságuk van: tömegük (mennyi a súlyuk) és forgásuk (milyen gyorsan forognak). Ezen értékek bármelyikének meghatározása sokat elárul a tudósoknak minden fekete lyukról és annak viselkedéséről. A múltban a csillagászok számos más becslést is készítettek a Nyilas A* forgási sebességére különböző technikák segítségével, az eredmények a Nyilas A* egyáltalán nem forgásától egészen a majdnem maximális sebességig terjedő eredményekig terjedtek.

Az új tanulmány szerint a Sagittarius A* valójában nagyon gyorsan forog, összenyomva az őt körülvevő téridőt. Az ábrán az A* ív és a korongban keringő anyag keresztmetszete látható. A közepén lévő fekete gömb a fekete lyuk úgynevezett eseményhorizontját jelenti, azt a pontot, ahonnan semmi, még a fény sem menekülhet el.

Ha egy forgó fekete lyukat oldalról nézünk, amint az ezen az ábrán is látható, az azt körülvevő téridő focilabda alakú. Minél nagyobb a centrifugálási sebesség, annál laposabb lesz a futballlabda.

A mindkét oldalon lévő sárga-narancssárga anyag a Sagittarius A* körül örvénylő gázt ábrázolja. Ez az anyag elkerülhetetlenül berohan a fekete lyukba, és átlépi az eseményhorizontot, amint gömb alakúra esik. Így a futballformán belüli, de az eseményhorizonton kívüli régiót üregként ábrázolják. A kék pontok a forgó fekete lyuk pólusaitól távolodó fúvókákat mutatnak. Ha felülről, a sugárfúvóka mentén nézzük a fekete lyukat, azt látjuk, hogy a téridő kör alakú.

Chandra röntgenfelvétel a Sagittarius A*-ról és a környező területről. Köszönetnyilvánítás: NASA/CXC/Egyetem. Wisconsintól / Y. Bai et al.

A fekete lyuk forgása fontos energiaforrásként szolgálhat. A szupermasszív fekete lyukak párhuzamos sugárszerű kiáramlásokat produkálnak, amikor spinenergiájukat kinyerjük, amihez legalább némi anyag szükséges a fekete lyuk közelében. A Sagittarius A* körüli korlátozott üzemanyag miatt ez a fekete lyuk viszonylag csendes volt az elmúlt néhány ezer évben, viszonylag gyenge sugárral. Ez a munka azonban azt mutatja, hogy ez megváltozhat, ha az Sgr A* közelében lévő anyag mennyisége nő.

A fekete lyuk spinjének* meghatározásához a szerzők egy kísérleten alapuló technikát alkalmaztak, amelyet „kiáramlási módszernek” neveznek, amely részletezi a fekete lyuk spinje és tömege közötti kapcsolatot, a fekete lyuk közelében lévő anyag tulajdonságait, valamint a lyuk tulajdonságait. kiáramlás. A párhuzamos kifelé irányuló áramlás rádióhullámokat kelt, míg a fekete lyukat körülvevő gázkorong felelős a röntgensugárzás kibocsátásáért. Ezzel a módszerrel a kutatók a Chandra és a VLA adatait kombinálták a fekete lyuk tömegének más teleszkópokból származó független becsléseivel, hogy korlátozzák a fekete lyuk forgását.

Az ezeket az eredményeket leíró tanulmány, amelyet Ruth Daly (Pennsylvania Állami Egyetem) vezetett, a folyóirat 2024. januári számában jelent meg. A Royal Astronomical Society havi közleményei.

Hivatkozás: Ruth A Daly, Megan Donahue, Christopher P O'Dea, Biny Sebastian, Daryl Haggard és Anan Lu „A Sagittarius A* új fekete lyuk-pörgési értékei, amelyeket kiáramlási módszerrel kaptak meg”, 2023. október 21. A Royal Astronomical Society havi közleményei.
doi: 10.1093/mnras/stad3228

További szerzők: Penny Sebastian (University of Manitoba, Kanada), Megan Donahue (Michigan State University), Christopher O'Dea (University of Manitoba), Darrell Haggard (McGill Egyetem) és Anan Lu (McGill Egyetem).

A NASA Marshall Űrrepülési Központja irányítja a Chandra programot. A Smithsonian Astrophysical Observatory Chandra röntgenközpontja irányítja a tudományos műveleteket a Cambridge-ből (Massachusetts) és a repülési műveleteket a Massachusetts állambeli Burlingtonból.