اختر أي جسم في الكون وهو يدور. تسقط الكويكبات من نهايتها، وتدور الكواكب والأقمار حول محورها، وحتى الثقوب السوداء تدور.
ولكل شيء يدور، هناك حد أقصى لدورانه. يدور الثقب الأسود في مجرتنا بهذه السرعة القصوى تقريبًا.
بالنسبة لأجسام مثل الأرض، فإن الحد الأقصى لمعدل الدوران مقيد بجاذبية سطحها. إن الثقل الذي نشعر به عندما نقف على الأرض لا يرجع فقط إلى جاذبية الأرض.
تسحبنا الجاذبية نحو مركز الأرض، لكن دوران الأرض يؤدي أيضًا إلى إخراجنا من الأرض. قوة “الجذب المركزي” هذه صغيرة، ولكنها تعني أن وزنك عند خط الاستواء أقل قليلًا منه عند القطب الشمالي أو الجنوبي.
في يومنا الذي يتكون من 24 ساعة، يبلغ فرق الوزن بين خط الاستواء والقطبين 0.3% فقط. لكن 10 ساعات من زحل تعني أن الفرق هو 19%. ويميل زحل قليلاً إلى الخارج عند خط الاستواء.
الآن تخيل كوكبًا يدور بسرعة كبيرة بحيث يكون الفرق 100%. وفي ذلك الوقت، ستلغى قوة جاذبية الكوكب وقوة طرده المركزي عند خط الاستواء.
إذا دار العالم بسرعة أكبر، فسوف يتفكك ويطير بعيدًا. قد يطير بمعدل دوران أبطأ، ولكن من الواضح أن هذا هو الحد الأقصى لمعدل الدوران.
بالنسبة للثقوب السوداء، الأمور مختلفة بعض الشيء. الثقوب السوداء ليست أجسامًا ذات سطح مادي. فهي ليست مصنوعة من مادة يمكن أن تتطاير. لكن لا يزال لديهم أعلى معدل دوران.
يتم تعريف الثقوب السوداء من خلال جاذبيتها الهائلة، التي تشوه الفضاء والزمان من حولها. يمثل أفق حدث الثقب الأسود النقطة التي لا يعود عندها إلى الأجسام القريبة، ولكن إنه ليس سطحًا ماديًا.
لا يتم تحديد دوران الثقب الأسود من خلال دوران الكتلة الفيزيائية، بل من خلال دوران الفضاء المحيط بالثقب الأسود. عندما تدور أجسام مثل الأرض، فإنها تؤدي إلى تحريف الفضاء من حولها قليلًا جدًا. وهذا ما يعرف بالتأثير تطبيق القانون.
يتم تحديد دوران الثقب الأسود من خلال تأثير سحب الإطار. تدور الثقوب السوداء دون دوران فيزيائي للمادة، نظام الزمكان الملتوي. وهذا يعني أن هذا الدوران له حد أعلى بسبب الخصائص المتأصلة للمكان والزمان.
في معادلات أينشتاين في النسبية العامة، يتم قياس دوران الثقب الأسود بكمية تسمى أ، حيث يجب أن تكون بين صفر وواحد. إذا كان الثقب الأسود ليس له دوران، فإن a = 0، وإذا كان في أقصى دوران، فإن a = 1.
وهذا يقودنا إلى دراسة جديدة لدوران الثقب الأسود الهائل في مجرتنا. نظر الفريق إلى ملاحظات الراديو والأشعة السينية للثقب الأسود لتقدير دورانه.
بسبب تمدد إطار الزمكان بالقرب من الثقب الأسود، فإن طيف الضوء القادم من المادة القريبة مشوه. ومن خلال مراقبة شدة الضوء عند أطوال موجية مختلفة، تمكن الفريق من تقدير حجم الدوامة.
ما وجدوه هو أن ثقبنا الأسود له قيمة تتراوح بين 0.84 و0.96، مما يعني أنه يدور بسرعة لا تصدق. عند الحد الأعلى للدوران المقدر، فإنه يدور بأقصى معدل تقريبًا.
وهذا أعلى من معامل دوران الثقب الأسود في M87، حيث يُقدر أن يتراوح بين 0.89 و0.91.
تم نشر هذه المقالة في الأصل الكون اليوم. واصل القراءة المقالة الأصلية.