Gdy już powstanie czarna dziura, jej intensywne pole grawitacyjne powoduje powstanie powierzchni, zza której już nawet światło nie ucieknie, przez co czarna dziura jest czarna dla wszystkich obserwatorów na zewnątrz. Wszystkie szczegóły złożonej mieszani materii i energii, z której powstała znikają na zawsze, przez co czarną dziurę możemy w całości opisać za pomocą jedynie trzech parametrów: masy, spinu i ładunku elektrycznego.

Astronomowie mogą mierzyć masę czarnych dziur w stosunkowo prosty sposób: analizując ruch materii w jej otoczeniu pod wpływem jej pola grawitacyjnego.

Ładunek czarnych dziur zazwyczaj jest niewielki gdy na czarną dziurę opada mniej więcej tyle samo ładunków dodatnich jak i ujemnych. Spin czarnej dziury dość trudno określić – zazwyczaj robi się to analizując promieniowanie rentgenowskie emitowane z gorącej wewnętrznej krawędzi dysku akrecyjnego wokół czarnej dziury.

W centrum naszej galaktyki, Drogi Mlecznej, znajduje się supermasywna czarna dziura, Sagittarius A* o masie około czterech milionów mas Słońca. Oddalona od nas o 27 000 lat świetlnych, jest najbliższą supermasywną czarną dziurą od Ziemi. Dzięki temu nawet pomimo tego, że nie jest ani tak aktywna, ani tak jasna jak inne supermasywne czarne dziury, jej bliskość sprawia, że stanowi ona doskonałą okazję do badania tego co się dzieje blisko “krawędzi” masywnej czarnej dziury.

Sagittarius A* otoczony jest przez gromadę gwiazd i zagęszczenia słabo świecącej materii. W ostatnich latach astronomowie przesunęli granice testów ogólnej teorii względności dość znacząco właśnie poprzez pomiary i modelowanie ruchu tych zagęszczeń wokół SgrA*. Spin czarnej dziury nie został określony w żaden konkretny sposób. A szkoda, bo gdybyśmy znali jego wartość, można by było nałożyć ograniczenia na modele możliwych dżetów.

Astronomowie Giacomo Fragione oraz Avi Loeb z harwardzkiego Centrum Astrofizyki (CfA) wpadli na pomysł, że przestrzenne rozłożenie pewnej grupy obiektów w gromadzie, tak zwanych gwiazd S, można wykorzystać do zbadania spinu czarnej dziury. Aktualnie naukowcy znają około 40 gwiazd S, okrążających SgrA* w ciągu zaledwie 9,9 lat. Ostatnie analizy wskazują, że znajdują się one w dwóch dyskach widocznych z Ziemi od strony krawędzi. Gwiazdy w obu dyskach okrążają czarną dziurę w przeciwnych kierunkach.

Astronomowie uświadomi sobie, że ta nietypowa geometria może pozwolić im na oszacowanie spinu czarnej dziury. Jednym z najciekawszych, ale także nieintuicyjnych przewidywań ogólnej teorii względności jest fakt, że przestrzeń jest nie tylko zakrzywiana przez grawitację masywnego obiektu, ale także jest zakrzywiana (w mniejszym stopniu) przez wirowanie takiego obiektu.

Badacze wykazali, że w przypadku SgrA* takie wleczenie układu inercjalnego (efekt Lensego-Thirringa) ma istotny wpływ na orbity gwiazd S w tych dyskach. Zakładając, że płaszczyzny orbit gwiazd S są stabilne w czasie, można stwierdzić, że spin supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej jest mniejszy niż 0,1 (wartość spinu określa się w zakresie od 0 do 1).

By Radek Kosarzycki

Popularyzator astronomii. Redaktor w Spider's Web.