يقول العلماء: الثقب الأسود في درب التبانة يدور بأقصى سرعة تقريبًا

اختر أي جسم في الكون، ومن المحتمل أنه يدور. تتدحرج الكويكبات نهايةً فوق نهاية، وتدور الكواكب والأقمار حول محاورها، وحتى الثقوب السوداء تدور.

ولكل شيء يدور، هناك حد أقصى يمكن أن يدور به. يدور الثقب الأسود في مجرتنا بهذا المعدل الأقصى تقريبًا.

بالنسبة لأجسام مثل الأرض، يتم تحديد الحد الأقصى لمعدل الدوران من خلال الجاذبية السطحية لها. إن الوزن الذي نشعر به أثناء وقوفنا على الأرض لا يرجع فقط إلى جاذبية الأرض.

تسحبنا الجاذبية نحو مركز عالمنا، لكن دوران الأرض يميل أيضًا إلى قذفنا بعيدًا عن الأرض. قوة “الطرد المركزي” هذه صغيرة جدًا، لكنها تعني أن وزنك عند خط الاستواء أقل بقليل مما هو عليه عند القطب الشمالي أو الجنوبي.

في يومنا الذي يتكون من 24 ساعة، يبلغ فرق الوزن بين خط الاستواء والقطب 0.3% فقط. لكن يوم زحل المكون من 10 ساعات يعني أن الفارق يبلغ 19%. لدرجة أن زحل ينحني للخارج قليلاً عند خط الاستواء.

الآن تخيل كوكبًا يدور بسرعة كبيرة بحيث يكون الفارق 100%. عند تلك النقطة، ستتلاشى قوة جاذبية الكوكب وقوة طرده المركزي عند خط الاستواء.

إذا كان العالم يدور بسرعة أكبر، فسوف يتفكك. من المحتمل أن يطير بعيدًا بمعدل دوران أبطأ، لكن من الواضح أن هذا هو الحد الأقصى لمعدل الدوران.

بالنسبة للثقوب السوداء، الأمور مختلفة بعض الشيء. الثقوب السوداء ليست أجسامًا ذات سطح مادي. إنها ليست مصنوعة من مادة يمكن أن تتطاير. لكن لا يزال لديهم الحد الأقصى لمعدل الدوران.

تتميز الثقوب السوداء بجاذبيتها الهائلة، التي تشوه المكان والزمان من حولها. يمثل أفق الحدث للثقب الأسود نقطة اللاعودة للأجسام القريبة، ولكن إنه ليس سطحًا ماديًا.

لا يتم تحديد دوران الثقب الأسود أيضًا من خلال دوران الكتلة الفيزيائية، بل من خلال التواء الزمكان حول الثقب الأسود. عندما تدور أجسام مثل الأرض، فإنها تقوم بتحريف الفضاء حول نفسها بشكل طفيف جدًا. وهو تأثير يعرف ب سحب الإطار.

يتم تحديد دوران الثقب الأسود من خلال تأثير سحب الإطار. تدور الثقوب السوداء دون الدوران الفيزيائي للمادة، مجرد بنية زمكانية ملتوية. وهذا يعني أن هناك حدًا أعلى لهذا الدوران بسبب الخصائص المتأصلة للمكان والزمان.

في معادلات أينشتاين للنسبية العامة، يتم قياس دوران الثقب الأسود بكمية تعرف باسم a، حيث يجب أن تكون بين صفر وواحد. إذا كان الثقب الأسود ليس له دوران، فإن a = 0، وإذا كان في أقصى دوران له، فإن a = 1.

يقودنا هذا إلى دراسة جديدة حول دوران الثقب الأسود الهائل في مجرتنا. نظر الفريق إلى عمليات رصد الراديو والأشعة السينية للثقب الأسود لتقدير دورانه.

بسبب سحب إطار الزمكان بالقرب من الثقب الأسود، فإن أطياف الضوء القادمة من المواد القريبة منه مشوهة. ومن خلال مراقبة شدة الضوء عند أطوال موجية مختلفة، تمكن الفريق من تقدير مقدار الدوران.

ما وجدوه هو أن قيمة ثقبنا الأسود تتراوح بين 0.84 و0.96، مما يعني أنه يدور بسرعة لا تصدق. وفي النطاق العلوي للدوران المقدر، فإنه سيدور بمعدل الحد الأقصى تقريبًا.

وهذا أعلى من معامل دوران الثقب الأسود في M87، حيث يُقدر أن يتراوح بين 0.89 و0.91.

تم نشر هذه المقالة في الأصل بواسطة الكون اليوم. إقرأ ال المقالة الأصلية.