La scoperta della velocità di rotazione del buco nero al centro della Via Lattea
Un gruppo di ricercatori, guidati da Ruth Daly della Penn State, ha recentemente scoperto che il buco nero supermassiccio situato al centro della nostra galassia, la Via Lattea, ruota a una velocità pari al 60% del suo limite potenziale. Questa scoperta è stata possibile grazie all’utilizzo dei dati provenienti dall’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA e dal Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) della National Science Foundation statunitense. La forma a “pallone da football” dello spaziotempo circostante il buco nero suggerisce che la sua rotazione sia sostanziale, e i ricercatori hanno stimato che la velocità di rotazione sia circa il 60% del valore massimo possibile.
Analisi della dinamica di Sagittarius A*
Il buco nero gigante, chiamato Sagittarius A* (Sgr A*), si trova a circa 26.000 anni luce dalla Terra, nel centro della galassia. Per determinare la velocità di rotazione di Sgr A*, una delle sue proprietà fondamentali insieme alla massa, i ricercatori hanno applicato un metodo che utilizza dati a raggi X e radio per valutare come il materiale fluisce verso e lontano dal buco nero. Questo metodo è stato sviluppato e pubblicato da Daly nel 2019 su The Astrophysical Journal.
“Il nostro lavoro potrebbe aiutare a risolvere la questione di quanto velocemente il buco nero supermassiccio della nostra galassia stia ruotando”, ha detto Daly. “I nostri risultati indicano che Sgr A* sta ruotando molto rapidamente, il che è interessante e ha implicazioni di vasta portata”.
Il team ha scoperto che la velocità angolare di rotazione di Sgr A* è circa il 60% del valore massimo possibile, un limite imposto dal fatto che il materiale non può viaggiare più velocemente della velocità della luce.
Il futuro di Sgr A* e i suoi effetti
La rotazione può anche fungere da fonte di energia, ha detto Daly, se esiste materiale, come gas o i resti di una stella che si avvicina troppo, nelle vicinanze del buco nero. Mentre il buco nero ruota, il materiale può sfuggire sotto forma di stretti getti chiamati flussi collimati. Tuttavia, attualmente Sgr A* ha poco materiale nelle vicinanze, quindi il buco nero è stato relativamente tranquillo, con flussi collimati deboli, negli ultimi millenni.
“Un buco nero in rotazione è come un razzo sulla rampa di lancio”, ha detto Biny Sebastian, coautore dell’Università del Manitoba in Canada. “Una volta che il materiale si avvicina abbastanza, è come se qualcuno avesse rifornito il razzo e premuto il pulsante ‘lancio’”.
Questo significa che in futuro, se le proprietà del materiale e la forza del campo magnetico vicino al buco nero cambiano, parte dell’enorme energia della rotazione del buco nero potrebbe guidare flussi più potenti. Questo materiale potrebbe provenire da gas o dai resti di una stella strappata dalla gravità del buco nero se quella stella si avvicina troppo a Sgr A*.
“I getti alimentati e collimati dal buco nero centrale in rotazione di una galassia possono influenzare profondamente la riserva di gas per un’intera galassia, il che influisce su quanto rapidamente e persino se possono formarsi stelle”, ha detto la coautrice Megan Donahue della Michigan State University. “Le ‘bolle di Fermi’ osservate in raggi X e gamma intorno al buco nero della nostra Via Lattea mostrano che il buco nero è stato probabilmente attivo in passato. Misurare la rotazione del nostro buco nero è un test importante di questo scenario”.
Le bolle di Fermi si riferiscono a strutture che emettono raggi gamma sopra e sotto il buco nero che i ricercatori hanno teorizzato siano il risultato di flussi massicci precedenti.
I ricercatori hanno utilizzato il metodo del flusso per determinare la rotazione di Sgr A*. L’approccio di Daly tiene conto della relazione tra la rotazione del buco nero e la sua massa, le proprietà della materia vicino al buco nero e le proprietà del flusso. Il flusso collimato produce onde radio, mentre il disco di gas che circonda il buco nero emette raggi X. I ricercatori hanno combinato i dati osservativi di Chandra e VLA con una stima indipendente della massa del buco nero da altri telescopi per informare il metodo del flusso e determinare la rotazione del buco nero.
“Abbiamo una vista speciale di Sgr A* perché è il buco nero supermassiccio più vicino a noi”, ha detto il coautore Anan Lu della McGill University in Canada. “Anche se è tranquillo in questo momento, il nostro lavoro mostra che in futuro darà un calcio incredibilmente potente alla materia circostante. Questo potrebbe accadere tra mille o un milione di anni, o potrebbe accadere durante la nostra vita”.
