Det finns inget i universum som är mer respektingivande eller mystiskt än ett svart hål. På grund av deras massiva gravitation och förmåga att absorbera jämnt ljus, trotsar de våra försök att förstå dem. Alla deras hemligheter gömmer sig bakom händelsehorisontens slöja.
Hur ser de ut? Vi vet inte. De absorberar all strålning de avger. Hur stora är de? Har de en storlek, eller kan de vara oändligt täta? Vi vet bara inte. Men det finns några saker vi kan veta. Som hur massiva de är och hur snabbt de snurrar.
Vänta, va? Spinning?
Tänk på den massiva stjärnan som kom före det svarta hålet. Den bildades från en solnebulosa, som fick sin rotation genom att utjämna rörelsemängden för alla individuella partiklar i molnet i medeltal. När ömsesidig gravitation drog ihop stjärnan, roterade den snabbare genom bevarandet av rörelsemängd. När en stjärna blir ett svart hål har den fortfarande all den massan, men nu komprimerad till ett oändligt mycket mindre utrymme. Och för att bevara det vinkelmomentet ökar det svarta hålets rotationshastighet... mycket. Hela historien om allt det svarta hålet någonsin förbrukade, var i genomsnitt ner till ett enda tal: snurrhastigheten.
Om det svarta hålet kunde krympa ner till en oändligt liten storlek skulle du kunna tro att spinnhastigheten också kan öka till oändlighet. Men svarta hål har en hastighetsbegränsning.
'Det finns en hastighetsbegränsning för spinn av ett svart hål. Det beror på att ju snabbare ett svart hål snurrar, desto mindre är dess händelsehorisont.'
Det är Dr Mark Morris, professor i astronomi vid UCLA. Han har ägnat mycket av sin tid åt att forska i svarta håls mysterier.
'Det finns den här regionen, kallad ergosfären mellan händelsehorisonten och en annan gräns, utanför. Ergosfären är en mycket intressant region utanför händelsehorisonten där en mängd intressanta effekter kan uppstå.”
Forskare mäter spinnhastigheterna för supermassiva svarta hål genom att sprida röntgenljuset i olika färger. Bildkredit: NASA/JPL-Caltech
Föreställ dig händelsehorisonten för ett svart hål som en sfär i rymden, och sedan runt detta svarta hål är ergosfären. Ju snabbare det svarta hålet snurrar, desto mer planar denna ergosfär ut.
'Hastighetsgränsen ställs in av händelsehorisonten, så småningom, vid tillräckligt hög spinn, når singulariteten. Du kan inte ha vad som kallas en naken singularitet. Du kan inte ha en singularitet exponerad för resten av universum. Det skulle betyda att singulariteten i sig kunde avge energi eller ljus och att någon utanför faktiskt kunde se den. Och det kan inte hända. Det är den fysiska begränsningen för hur snabbt den kan snurra. Fysiker använder enheter för rörelsemängd som är gjutna i termer av massa, vilket är en märklig sak, och hastighetsgränsen kan beskrivas som att rörelsemängden är lika med massan av det svarta hålet, och det sätter hastighetsgränsen.'
Bara föreställa. Det svarta hålet snurrar upp till den punkt att det precis är på väg att avslöja sig. Men det är omöjligt. Fysikens lagar låter det inte snurra snabbare. Och här är den fantastiska delen. Astronomer har faktiskt upptäckt supermassiva svarta hål som snurrar vid de gränser som förutspås av dessa teorier.
Ett svart hål, i hjärtat av galaxen NGC 1365, svänger med 84 % av ljusets hastighet. Den har nått den kosmiska hastighetsgränsen och kan inte snurra snabbare utan att avslöja dess singularitet.
Universum är en galen plats.
Podcast (ljud): Ladda ner (Längd: 4:27 — 4,1 MB)
Prenumerera: Apple Podcasts | RSS
Podcast (video): Ladda ner (95,3 MB)
Prenumerera: Apple Podcasts | RSS