Misurata finalmente la velocità di rotazione di un buco nero

Finalmente sappiamo la velocità di rotazione di un buco nero "visibile" nella Via Lattea, aggiungendo un altro pezzo al puzzle di questi giganteschi oggetti. Ma come si misura la velocità di rotazione di un buco nero? L'osservazione è difficilissima ed è un piccolo capolavoro di fisica sperimentale.

La singolarità, chiamata 4U1543-4, orbita a 24.700 anni luce dalla Terra. È uno dei pochi oggetti di questo tipo che gli scienziati hanno trovato nella nostra Galassia, è 9,4 volte più massivo del Sole. I fisici credono che tutti i buchi neri siano simili e si differenziano solo per 3 numeri: la massa, la carica elettrica e la velocità di rotazione. In teoria un buco nero può avere carica positiva o negativa, rispettivamente se ha assorbito più protoni o più elettroni. Ma, come la maggior parte degli oggetti nell'Universo, ci si aspetta che in media abbia "mangiato" un numero simile di queste particelle e che quindi la sua carica netta sia prossima allo zero. Queste proprietà sfatano alcuni falsi miti sui buchi neri, che potete approfondire nel nostro articolo.

Come ogni cosa nello spazio, anche la singolarità che si trova dietro l'orizzonte degli eventi, il punto dopo il quale neanche la luce può scappare, ruoti grazie a tutto il momento angolare che ha assorbito nel corso di migliaia di anni di esistenza. A differenza di stelle e pianeti, non c'è un modo di osservare direttamente la sua rotazione, quindi come siamo riusciti a scoprire la sua velocità?

Gli astronomi hanno deciso di concentrarsi su cosa circonda il buco nero: la nube di materia al di fuori dell'orizzonte degli eventi viene tirata grazie alla rotazione della singolarità. Misurando lo spin della nube, la sua velocità di rotazione, possiamo stimare quella del buco nero.

Osservare una nube a 24.700 anni luce di distanza non è semplice e gli astronomi non hanno la possibilità di osservare uno spicchio di gas che effettua una rotazione completa. Per questo hanno misurato dei brillamenti nei raggi X prodotti quando il gas accelera a velocità estreme.

Due tentativi precedenti avevano fornito dei dati non consistenti, questo nuovo approccio ha sfruttato i dati di un'attività molto intensa che ha prodotto dei brillamenti molto luminosi. Gli astronomi descrivono la velocità di rotazione con numeri compresi tra -1 e +1, dove 0 è un buco nero che non ruota, mentre gli estremi descrivono una rotazione a velocità massima oraria o antioraria.

Più è alta la velocità di rotazione più si riduce il diametro dell'orizzonte degli eventi, tuttavia quest'ultimo non può scomparire e rivelare la singolarità stessa. Questa proprietà determina la velocità massima di rotazione di un buco nero.

I ricercatori hanno trovato che il buco nero ruota con una velocità compresa tra 0,82 e 0,59 e il valore più probabile è 0,67. Secondo gli autori dell'articolo, il suo spin è moderato per un buco nero della sua massa.