El tranquil forat negre de la nostra galàxia està preparat per despertar

El forat negre supermassiu situat al centre de la Vía Láctea està girant tan ràpid que està deformant l’espai-temps que l’envolta en una forma que s'assembla a una pilota de futbol.

Això significa que aquest tranquil forat negre estaria a punt de despertar, segons conclou un nou estudi que combina dades de l’Observatori de rajos X Chandra de la NASA i el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la NSF (National Science Foundation).

Els astrònoms anomenen aquest forat negre gegant Sagitario A estrella, que es troba a uns 26.000 anys llum de la Terra, en el centre de la nostra galàxia.

Els forats negres tenen dos propietats fonamentals: la massa (quant pesen) i el gir (a quina velocitat giren). La determinació de qualsevol d’aquests dos valors els diu als científics molt sobre qualsevol forat negre i com es comporta.

Un equip d’investigadors va aplicar un nou mètode que utilitza dades de ràdio i rajos X per determinar a quina velocitat gira Sagitari A estrella en funció de com flueix el material cap a i des del forat negre. Van calcular una velocitat angular (el nombre de revolucions per segon) que és aproximadament el 60% del valor màxim possible, un límit establert pel fet que el material no pot viatjar més ràpid que la velocitat de la llum.

En el passat, diferents astrònoms van fer altres estimacions de la velocitat de rotació de Sagitari A estrella utilitzant diferents tècniques, amb resultats que anaven des que no girava en absolut fins que girava gairebé a la seua velocitat màxima.

"El nostre treball pot ajudar a resoldre la qüestió de com de ràpid gira el forat negre supermassiu de la nostra galàxia", va dir en un comunicat Ruth Daly de la Universidad Penn State, autora principal del nou estudi. "Els nostres resultats indiquen que Sagitari A estavella està girant molt ràpidament, la qual cosa és interessant i té implicacions de llarg abast".

Un forat negre en rotació atreu l’"espai-temps" (la combinació de temps i les tres dimensions de l’espai) i la matèria propera a mesura que gira. L’espai-temps al voltant del forat negre en rotació també està aixafat. Mirant un forat negre des de dalt, al llarg del canó de qualsevol raig que produeixi, l’espai-temps té una forma circular. Tanmateix, si es mira el forat negre que gira des d’un costat, l’espai-temps té la forma d’una pilota de futbol. Com més ràpid sigui el gir, més plana serà la pilota.

El gir d’un forat negre pot actuar com una important font d’energia. Els forats negres supermassius que giren poden produir fluxos col·limats, és a dir, fas estrets de material com rajos, quan s’extreu la seua energia de gir, la qual cosa requereix que hi hagi almenys alguna cosa de matèria en les proximitats del forat negre. A causa de l’escassetat de combustible al voltant de Sagitari A estavella, aquest forat negre ha estat relativament tranquil en els últims mil·lennis amb rajos relativament febles. Aquest treball, tanmateix, mostra que això podria canviar si augmenta la quantitat de material en les proximitats de Sagitari A estrella.

"Un forat negre que gira és com un coet a la seua plataforma de llançament", va dir Biny Sebastian, coautor de la Universitat de Manitoba a Winnipeg, Canadà. "Una vegada que el material s’atansa prou, és com si algú hagués alimentat el coet i hauria pressionat el botó de 'llançament’".

Això significa que en el futur, si canvien les propietats de la matèria i la intensitat del camp magnètic proper al forat negre, part de l’enorme energia del gir del forat negre podria generar fluxos de sortida més potents. Aquest material font podria provenir de gas o de les restes d’una estrella destrossada per la gravetat del forat negre si aquesta estrella s’atansa massa a Sagitari A estrella.

"Els rajos impulsats i col·limats pel forat negre central giratori d’una galàxia poden afectar profundament el subministrament de gas per a tota una galàxia, el que afecta la rapidesa i fins i tot la capacitat de formació d’estrelles", va dir la coautora Megan Donahue de la Universitat Estatal de Michigan. "Les 'bombolles de Fermi' vistes en rajos X i rajos gamma al voltant del forat negre de la nostra Via Láctea mostren que el forat negre probablement va ser actiu en el passat. Mesurar el gir del nostre forat negre és una prova important d’aquest escenari".

Per determinar el gir de Sagitari A estrella, els autors van utilitzar un mètode teòric de base empírica denominat "mètode de flux de sortida" que detalla la relació entre el gir del forat negre i la seua massa, les propietats de la matèria a prop del forat negre, i les propietats de sortida. El flux col·limat produeix ones de ràdio, mentre que el disc de gas que envolta el forat negre és responsable de l’emissió de rajos X. Utilitzant aquest mètode, els investigadors van combinar dades de Chandra i el VLA amb una estimació independent de la massa del forat negre procedent d’altres telescopis per limitar el gir del forat negre.

"Tenim una visió especial de Sagitaro A estrella perquè és el forat negre supermassiu més proper a nosaltres", va dir el coautor Anan Lu de la Universitat McGill a Mont-real, Canadà. "Encara que ara està tranquil, el nostre treball mostra que en el futur donarà un impuls increïblement poderós a la matèria circumdant. Això podria succeir d’aquí a mil o un milió d’anys, o podria succeir durant les nostres vides".

L’article que descriu aquests resultats dirigit per Ruth Daly es publica en l’edició de gener de 2024 de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.