Qualsiasi oggetto nell’Universo ruota. Ruotano gli asteroidi, i pianeti e le lune ruotano sul proprio asse, lo stesso fanno le stelle e persino i buchi neri ruotano. E per tutto ciò che ruota, esiste una velocità massima di rotazione. Il buco nero supermassiccio che si trova al centro della nostra galassia ruota quasi alla massima velocità possibile.
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 mondo, la rotazione terrestre tende a scagliarci verso l’esterno, lontano dalla Terra. l’effetto di questa forza, detta centrifuga, è piccolo ma significa che il tuo peso all’equatore è leggermente inferiore che 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 al 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 questo mondo ruotasse ancora 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.
Come ruota un buco nero?
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 lo stesso 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 a lui. Quando oggetti come la Terra ruotano, ruotano leggermente lo spazio attorno a sé. È un effetto noto come trascinamento del fotogramma.
La rotazione di un buco nero è definita da questo effetto di trascinamento del fotogramma. I buchi neri ruotano senza rotazione fisica della materia, ma torcendo lo 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.
Questo ci porta ai dati pubblicati in un nuovo studio sulla rotazione del buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 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 incredibilmente velocemente. Nella gamma superiore della rotazione stimata, ruoterebbe quasi alla velocità massima. Si tratta di un valore addirittura superiore al parametro di rotazione del buco nero in M87, che si stima sia compreso tra 0,89 e 0,91.
