Oamenii de ştiinţă au descoperit că găurile negre se rotesc neaşteptat de rapid, potrivit unui studiu prezentat la cea de-a 25-a întrunire a Societăţii Astronomice Americane (AAS) din National Harbor, Maryland, transmite Space.com. Descoperirea se bazează pe „o nouă formă de arheologie a găurilor negre”, abordare ce corelează rotaţia (sau spinul) acestor fenomene cosmice cu cantitatea de gaz şi de praf cosmic pe care au consumat-o pentru a creşte într-o perioadă de peste 7 miliarde de ani din istoria cosmosului.

Descoperirea, realizată prin intermediul Sloan Digital Sky Survey (SDSS), sugerează mai multe lucruri. Unul dintre acestea este că Universul timpuriu ar fi fost mai ordonat decât s-a crezut.

Un altul este că găurile negre supermasive cresc prin fuziunea succesivă a unor găuri negre din ce în ce mai mari (procese declanşate de coliziunile şi fuziunile dintre galaxii) şi că această creştere ar putea fi suplimentată de „setea” nestăpânită a acestor fenomene care absorb materia cosmică din jur.

„Am studiat găurile negre supermasive aflate în centrul galaxiilor, din prezent până acum 7 miliarde de ani”, a declarat Logan Fries de la Universitatea din Connecticut, unul dintre membrii echipei de cercetători.

„În mod neaşteptat, am aflat că acestea se învârt prea rapid pentru a se forma doar în urma fuziunilor dintre galaxii. Ele s-au format probabil, în mare parte, prin acumularea de materie din jur, crescând constant şi mărindu-şi viteza de rotaţie”, a mai adăugat el, potrivit Space.com, preluată de Agerpres.

Deşi sunt adevăraţi monştri cosmici care modelează întregi galaxii în jurul lor, găurile negre supermasive cu mase de ordinul milioanelor sau chiar al miliardelor de sori sunt fenomene surprinzător de simple, ce pot fi caracterizate de doar trei factori: masă, spin şi, mai puţin important, sarcina electrică.

„Găurile negre par nişte fenomene atât de exotice, dar ele pot fi descrise complet prin doar două numere: masa şi rata de rotaţie”, explică Logan Fries „Problema este că masa este greu de măsurat, iar spinul este încă şi mai greu”.

Viteza cu care se roteşte o gaură neagră este dificil de distins faţă de viteza de rotaţie a discului de acreţie din jurul său. „Provocarea este legată de separarea rotaţiei găurii negre de rotaţia discului de acreţie din jurul ei”, susţine un alt membru al echipei, Jonathan Trump, cercetător la Universitatea din Connecticut.

„Cheia este să urmărim cea mai profundă dintre regiuni, unde gazul şi praful cosmic trec dincolo de orizontul evenimentului găurii negre”. O gaură neagră rotativă trage după ea materialul din proximitatea orizontului evenimentului, ceea ce produce o diferenţă observabilă prin măsurători, conform acestuia.

Echipa s-a ocupat de sarcina grea de a determina rotaţia găurilor negre folosind Proiectul Reverbaration de cartografiere al SDSS. Acest proiect a realizat măsurători extrem de precise de masă pentru sute de găuri negre şi a condus observaţii detaliate ale structurii discurilor de acreţie. Aceste date sunt culese sub forma luminii emise în spectrul electromagnetic şi cu ajutorul lor oamenii de ştiinţă pot măsura rata de rotaţie a găurilor negre.

Astfel, o schimbare subtilă a lungimii de undă a luminii dezvăluie multe despre rotaţia găurii negre. Când materia cade în gaura neagră, aduce cu sine şi un moment cinetic - acea rotaţie dezvăluie detalii despre dieta trecută a unei găuri negre.

„Eu numesc această abordare «arheologia găurilor negre» pentru că încercăm să înţelegem modul în care masa unei găuri negre a crescut în timp. Observând spinul unei găuri negre este ca şi cum ai observa fosilele din trecutul ei”, a mai susţinut Fries.

Aceste „fosile” pot fi decodificate atunci când cercetătorii compară rata de rotire observată cu cea preconizată.

În prezent, modelul favorit pentru astronomi sugerează că găurile negre supermasive cresc prin fuziunea cu alte găuri negre în procesul de ciocnire şi fuziune al galaxiilor. Pentru că galaxiile individuale au propriile rate de rotaţie şi orientări diferite, atunci când fuzionează, rotaţiile se pot anula sau se pot combina. Ambele variante au acelaşi nivel de probabilitate. Pornind de la acest model, oamenii de ştiinţă se aşteaptă ca găurile negre să se rotească foarte încet.

Noul studiu ajunge însă la concluzia diametral opusă. Nu doar că această cercetare a dezvăluit că găurile negre se rotesc mai rapid decât se aşteptau astronomii, dar a arătat şi că găurile negre din galaxiile mai îndepărtate se rotesc încă şi mai rapid decât cele din Universul local. Acest lucru sugerează că viteza de rotaţie a găurilor negre ar putea creşte gradual de-a lungul timpului. Un mod prin care se poate produce acest lucru este acumularea momentului cinetic prin înghiţirea treptată a prafului şi gazelor cosmice.

Oamenii de ştiinţă pot testa această ipoteză în continuare şi pot verifica rezultatele obţinute cu ajutorul observaţiilor realizate cu Telescopul Spaţial James Webb (JWST), care, în cei trei ani de când operează pe orbită, a identificat găuri negre din trecutul din ce în ce mai îndepărtat al Universului.