Det sorte hul i vores galakse roterer med høj hastighed og trækker rum-tiden med sig, ifølge forskere

Rum-tiden er et firedimensionelt kontinuum, der beskriver, hvordan vi opfatter rummet, og som fusionerer den endimensionale tid og det tredimensionelle rum for at repræsentere det rumlige stof, der krummer som reaktion på kolossale himmellegemer. Det skriver CNN.

Et hold fysikere observerede det sorte hul, som befinder sig 26.000 lysår fra Jorden, ved hjælp af NASA’s Chandra Røntgenobservatorium. Det er et teleskop, der er designet til at opdage røntgenemissioner fra universets varme regioner.

De beregnede rotationshastigheden af Sagitario A* ved hjælp af en metode kendt som outflow-metoden, der analyserer radiobølger og røntgenemissioner fra materialet og gasserne, der omgiver sorte huller. Det viser undersøgelsen, der blev offentliggjort i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Forskerne bekræftede, at det sorte hul roterer, hvilket skaber det, der kaldes Lense-Thirring-effekten. Også kendt som ‘frame-dragging’, er Lense-Thirring-effekten det fænomen, der opstår, når et sort hul trækker rum-tiden med sig under sin rotation, forklarede hovedforfatteren af undersøgelsen, Ruth Daly, professor i fysik ved Pennsylvania State University, som udviklede outflow-metoden for over et årti siden.

Siden opfindelsen af outflow-metoden har Daly arbejdet på at bestemme rotationen af flere sorte huller og var medforfatter til en undersøgelse i 2019, der udforskede mere end 750 supermassive sorte huller.

“Med denne rotation vil Sagitario A* dramatisk ændre formen på rum-tiden i sin nærhed,” sagde Daly.

“Vi er vant til at tænke og leve i en verden, hvor alle rumlige dimensioner er ens: afstanden til loftet, afstanden til væggen og afstanden til gulvet. De er alle lineære. Det er ikke som om en af dem er helt sammenpresset i forhold til de andre.”

“Men hvis du har et sort hul, der roterer hurtigt, er rum-tiden omkring det ikke symmetrisk. Det roterende sorte hul trækker alt rum-tid med sig.. Det komprimerer rum-tiden, og på en måde ligner det en fodbold,” forklarede hun.

Ændringen af rum-tiden er ikke noget bekymrende, men at opklare dette fænomen kan være meget nyttigt for astronomer, sagde Daly.

“Det er et fantastisk værktøj til at forstå den rolle, som sorte huller spiller i dannelsen og udviklingen af galakser,” udtalte hun.

“At de er dynamiske enheder, der kan rotere, og at det så kan påvirke galaksen, hvor de befinder sig, er meget spændende og interessant.”

Rotationen af supermassive sorte huller

Rotationen af et sort hul får en værdi fra 0 til 1, hvor nul betyder, at det sorte hul ikke roterer, og 1 er den maksimale rotationsværdi. Tidligere har der ikke været enighed om rotationsværdien for Sagitario A*, sagde Daly.

Ifølge Daly viste outflow-metoden, som er den eneste, der bruger information både fra udstrømning og fra materialet i nærheden af det sorte hul, at Sagitario A* har en rotationshastighed på mellem 0,84 og 0,96, mens M87* (et sort hul i Virgo galaksehoben, der er 55 millioner lysår fra Jorden) har en rotationsværdi på 1 (med en større usikkerhed på plus eller minus 0,2) og ligger tæt på maksimum for sin masse.

Selvom holdet havde opdaget, at de to sorte huller roterede med lignende hastigheder, er M87* meget mere massivt end Sagitario A*, sagde Daly, så Sagitario A* har en kortere afstand at tilbagelægge og roterer flere gange for hver rotation af M87*.

Sagitario A* ‘roterer meget hurtigere (i sammenligning). Ikke fordi det har en højere rotationshastighed, men fordi det har kortere afstand at tilbagelægge ved hver rotation’, forklarede Daly.

Sorte huller og galaktisk historie

At kende massen og rotationen af et sort hul hjælper astronomer med at forstå, hvordan det kunne være dannet og udviklet sig, sagde Daly.

Sorte huller, der er dannet som følge af fusion af mindre sorte huller, ville normalt have en lav rotationsværdi, sagde Dejan Stojkovic, professor i kosmologi ved University of Buffalo, der ikke deltog i undersøgelsen. Et sort hul, der er dannet ved akkumulering af omgivende gas, ville dog have en høj rotationsværdi.

Den hastighed, hvormed Sagitario A* roterer, indikerer, at en betydelig del af det sorte huls masse stammer fra akkretionsprocessen, påpegede han.

“Spørgsmålet om, hvorvidt vores galaktiske centrale sorte hul roterer, eller hvor hurtigt det roterer, er ret vigtigt,” sagde Stojkovic i en e-mail.

“I sidste ende ønsker vi at måle centrum af vores galakse så præcist som muligt. På denne måde kan vi lære om vores galakses historie og struktur, teste vores teorier eller endda udlede eksistensen af nogle meget interessante og spændende objekter som ormehuller,” tilføjede Stojkovic.