Artistieike impressie van de vervorming van de ruimte als gevolg van de snelle rotatie van Sgr A*. Credit: Chandra X-ray Center
Recente waarnemingen gedaan aan Sagittarius A* (kortweg Sgr A*), het superzware zwarte gat in het centrum van ons melkwegstelsel, laten zien dat het zwarte gat zeer snel ronddraait, wel 60% van wat het theoretische maximum is. De zwaartekracht net buiten de waarnemingshorizon van een zwart gat is extreem groot en dat levert niet alleen op dat materie en licht er met grote snelheid omheen vliegen, maar ook dat de ruimtetijd meegesleept wordt met het roterende zwarte gat – dat wordt ook wel het Lense-Thirring effect of frame-dragging genoemd. De rotatie of spin van een zwart gat wordt dimensieloos weergegeven (als a*) door een getal tussen 0 en 1, 0 is geen rotatie, 1 is de maximale rotatie. Die laatste schijnt volgens theoretische berekeningen in de buurt van de lichtsnelheid te liggen. Recente waarnemingen aan Sgr A* gedaan met NASA Chandra röntgenruimtetlescoop en met de Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) in de VS laten zien dat a* =0,90 ± 0,06 is. Zwarte gaten hebben slechts twee fundamentele eigenschappen – vandaar dat ze zeggen dat ze géén haar hebben – en dat zijn massa en spin. Met de genoemde instrumenten is gemeten hoe snel gas rondom Sgr A* beweegt en daaruit komt de snelle rotatie naar voren. Dat betekent dat de ruimtetijd rondom de waarnemingshorizon ook wordt meegesleept en dat die iets afgeplat wordt, waardoor een perfect ronde bol door de vervorming er als een rugbybal uit zou zien.
De spin of rotatie van een zwart gat kan een bron zijn van jets of straalstromen, energierijke stromen van materie die vanuit de rotatiepolen in tegengestelde richtingen de ruimte in worden gespuwd. Er valt niet zoveel materie in Sgr A* en daarom is dit zwarte gat al duizenden jaren relatief rustig. maar stel dat er toch een keer materie in de buurt komt, dan zou het best kunnen dat het door de snelle rotatie heel erg actief gaat worden en krachtige jets de ruimte in stuwt. De eerder ontdekte Fermibellen zijn voorbeelden van activiteit van Sgr A* in een ver verleden (zie de afbeelding hieronder).
Impressie van de Fermi bellen. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center.
Meer informatie is te vinden in het vakartikel van Ruth A Daly et al, New black hole spin values for Sagittarius A* obtained with the outflow method, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2023).
Bron: Phys.org.
Er is nog een derde fundamentele eigenschap: elektrische lading (charge). Meestal wordt ervan uitgegaan dat die neutraal is, en vooralsnog is het niet te meten. Verder niet erg relevant voor dit verhaal denk ik.
Ook positie en lineair moment zijn eigenschappen, maar evenmin erg relevant. Toch, voor een complete beschrijving van een zwart gat op welk moment in zijn bestaan dan ook, zijn deze 11 getallen nodig:
-hoekmoment (3 mogelijke assen, rotatie dus, meestal spin genoemd omdat een zwart gat geen oppervlak heeft dat je kunt zien draaien)
-lineair moment (beweging langs 3 mogelijke assen)
-positie (3 posities, 1 op elk van de x/y/z assen)
-massa
-lading
Elf getallen voor een complete beschrijving is nog steeds heel weinig. Dit maakt zwarte gaten erg eenvoudige objecten. Paradoxaal, want ze horen tot de meest raadselachtige astronomische objecten die we kennen.
Bedankt voor de aanvulling. Laten we maar zeggen dat zwarte gaten niet helemaal kaal zijn, maar een beetje haar hebben. 😀