Gaura neagra supermasivaNu există nimic în Univers mai uimitor sau mai misterios decât o gaură neagră. Din cauza gravitaţiei lor puternice de care nu poate scăpa nici măcar lumina, găurile negre sfidează încercările noastre de a le înțelege. Toate secretele lor se ascund în spatele vălului reprezentat de orizontul evenimentelor.

 

 

Cum arată ele? Nu știm. Ele absorb toate radiaţiile pe care le emit. Cât de mari sunt ele? Au ele o mărime sau ar puteau fi infinit de dense? Chiar nu știm. Dar există câteva lucruri pe care le știm. Mă refer la cât de masive sunt și la cât de repede se rotesc.

 

Gaura neagra supermasiva
O imagine artistică a unei găuri negre supermasive. Credit: NASA/JPL-Caltech




Stai, cum? Găurile negre se rotesc?

Gândiţi-vă la stelele masive care au existat înainte ca ele să devină găuri negre. Acestea s-au format dintr-o nebuloasă a cărei mişcare de rotaţie a rezultat prin medierea impulsului tuturor particulele individuale din cadrul acesteia. Pe măsură ce atracţia gravitaţională reciprocă dintre stele le-a apropiat pe acestea tot mai mult, datorită legii de conservare a momentului cinetic aceasta s-a rotit tot mai rapid. Atunci când o stea devine o gaură neagră ea are deja masa necesară acestei transformări, dar aceasta este acum comprimată într-un spaţiu infinit de mic. Datorită aceleiaşi legi de conservare a momentului cinetic, viteza de rotaţie a unei găuri negre creşte foarte mult. Întreaga istorie a unei găuri negre poate fi descrisă de o singură mărime: viteza sa de rotaţie.

În cazul în care gaura neagră s-ar putea micşora până la o dimensiune infinit de mică, atunci aţi putea crede că viteza sa de rotaţie ar putea creşte până la infinit. Trebuie să reţineţi însă că există o viteză de rotaţie limită şi pentru găurile negre.



„Viteza de rotaţie a unei găuri negre este limitată. Cu cât se roteşte mai repede o gaură neagră, cu atât mai mic este orizontul evenimentelor".

Dr. Mark Morris este profesor de astronomie la UCLA (n.t. University of California, Los Angeles). El şi-a dedicat o mare parte din timp cercetării misterelor găurilor negre.

„Există o regiune numită ergosferă care este cuprinsă între orizontul evenimentelor şi marginea exterioară a găurii negre. Ergosfera este o regiune foarte interesantă în afara orizontului evenimentelor în care pot apare o mulţime de efecte interesante".

Imaginaţi-vă orizontul evenimentelor unei găuri neagră ca pe o sferă din spaţiu şi atunci ceea ce înconjoară gaura neagră reprezintă ergosfera. Cu cât se roteşte mai repede o gaură neagră, cu atât mai mult se aplatizează ergosfera.

„Viteza limită de rotaţie a unei găuri negre este stabilită de orizontul evenimentului care, în cele din urmă, în cazul unei viteze mari de rotaţie ajunge la singularitate. Nu veţi putea avea ceea ce se numește o singularitate. Nu veţi putea observa o singularitate din cadrul Universului. Aceasta ar însemna ca singularitatea să poată emite energie sau lumină astfel încât cineva din afară să o poată observa. Acest lucru nu este posibil. Acesta este motivul pentru care viteza de rotaţie a unei găuri negre este limitată. Prin definiţie momentul cinetic depinde de masă, iar viteza limită de rotaţie a unei găuri negre poate fi descrisă prin momentul cinetic al acesteia în care intervine masa găurii negre care stabileşte valoarea limită a vitezei de rotaţie a acesteia".

Rotatie gauri negre
Oamenii de ştiinţă măsoară vitezele de rotaţie ale găurilor negre supermasive prin împrăştierea razelor X în culori diferite. Credit: NASA/JPL-Caltech


Încercaţi sa vă imaginaţi următoarea situaţie. Gaura neagră se învârte până într-un punct în care aproape se dezvăluie pe sine. Dar acest lucru este imposibil. Legile fizicii nu-i vor permite să se rotească mai repede de atât. Şi tocmai aceasta este partea uimitoare. Astronomii au detectat găuri negre supermasive care se rotesc în limitele prezise de aceste teorii.

O gaură neagră aflată în centrul galaxiei NGC 1365 se roteşte cu o viteză ce reprezintă 84% din viteza luminii. Aceasta a atins viteza sa limită de rotaţie şi ea nu se poate învârti mai repede de atât pentru a-şi dezvălui singularitatea centrală.

Universul este incredibil.


Traducere de Cristian-George Podariu după fast-black-holes, cu acordul Phys.org.