Svaki objekt u Svemiru, od najmanjih čestica do najvećih galaksija, podložan je zakonima fizike koji određuju njegovo gibanje i ponašanje. Jedno od najzanimljivijih i najintrigantnijih svojstava svemirskih tijela je njihova sposobnost rotacije. Od asteroida koji se kovitlaju kroz prostor, planeta i mjeseca koji se okreću oko svojih osi, pa sve do enigmatičnih crnih rupa – sve se vrti, ili rotira.
Svaki objekt koji rotira ima svoju granicu, odnosno maksimalnu brzinu rotacije koju može postići. U našoj galaksiji, crna rupa koja se nalazi u njenom središtu rotira gotovo tom maksimalnom brzinom. Za objekte poput Zemlje, brzina rotacije određena je gravitacijom na njenoj površini. No, težinu koju osjećamo na Zemlji nije isključivo rezultat njezine gravitacijske privlačnosti.
Gravitacija nas vuče prema središtu planeta, dok nas istovremeno rotacija Zemlje pokušava odbaciti prema van. Ova centrifugalna sila je relativno slaba, ali dovoljno jaka da učini našu težinu na ekvatoru neznatno manjom nego što je na polovima.
S 24-satnim trajanjem dana na Zemlji, razlika u težini između ekvatora i polova iznosi tek 0,3%. Međutim, Saturnova brža rotacija od samo 10 sati rezultira razlikom težine od čak 19%, što uzrokuje da se planet lagano ispupči na ekvatoru.
Kritična Rotacija i Crne Rupe
Zamislimo planet koji se vrti toliko brzo da razlika u težini iznosi 100%. U tom bi slučaju gravitacijska privlačnost planeta i centrifugalna sila na ekvatoru bile u potpunom balansu.
Daljnje ubrzanje rotacije dovelo bi do toga da se planet raspada. Crne rupe, međutim, predstavljaju poseban slučaj. One nemaju fizičku površinu i nisu sačinjene od materijala koji bi se mogao raspasti, ali ipak imaju svoju maksimalnu brzinu rotacije.
Crne rupe karakterizira ogromna gravitacija koja deformira prostor i vrijeme u svom okruženju. Horizont događaja crne rupe označava točku iz koje nema povratka, ali to nije fizička barijera.
Rotacija crne rupe nije posljedica vrtnje fizičke mase, već iskrivljenja prostorvremena koje ju okružuje. Kada se objekti poput Zemlje vrte, oni vrlo blago iskrivljuju prostor oko sebe.
Vrtnja crne rupe definirana je upravo efektom nazvanim frame dragging, što znači da postoji gornja granica za njezinu rotaciju, određena inherentnim svojstvima prostora i vremena.
Frame Dragging Effect je pojam iz područja opće teorije relativnosti kojeg je predvidio Albert Einstein. Ovaj efekt opisuje kako masivno rotirajuće tijelo, poput Zemlje ili zvijezde, “povlači” prostor-vrijeme oko sebe dok se rotira. U blizini takvog tijela, prostor-vrijeme postaje zakrivljeno, što utječe na putanju objekata koji prolaze u blizini. Ovaj fenomen može se mjeriti pomoću satelita koji detektiraju fine promjene u svojim orbitama uzrokovane rotacijom Zemlje. Frame Dragging Effect pruža dublji uvid u gravitacijske interakcije i strukturu prostor-vremena u svemiru.
Nova Studija o Supermasivnoj Crnoj Rupi
Prema Einsteinovim jednadžbama opće relativnosti, brzina vrtnje crne rupe mjeri se veličinom “a”, koja mora biti između nula i jedan. Ako crna rupa nema vrtnje, tada je a = 0, a ako je na svojoj maksimalnoj rotaciji, tada je a = 1.
Nova studija usmjerena na supermasivnu crnu rupu u našoj galaksiji koristila je radio i rendgenska opažanja kako bi procijenila njenu brzinu vrtnje. Zbog efekta frame dragging-a, spektar svjetlosti od materijala u neposrednoj blizini crne rupe je iskrivljen.
Analizom intenziteta svjetlosti na različitim valnim duljinama, znanstveni tim je bio u mogućnosti procijeniti stupanj vrtnje crne rupe. Rezultati pokazuju da se vrti izuzetno brzo, s “a” vrijednošću između 0,84 i 0,96, što je čak i više od vrtnje crne rupe u galaksiji M87, gdje se “a” procjenjuje između 0,89 i 0,91.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr
