Co do zasady wszystko we wszechświecie się kręci. Niestety nie wokół nas, ale wciąż — wszystko się kręci. Gwiazdy wirują, planety wirują, Uran się toczy po orbicie, planetoidy bezustannie się obracają wokół swoich osi, no i w końcu czarne dziury, choć ciężko to zobaczyć – także wirują.
Co można powiedzieć o wirowaniu? Przede wszystkim można ustalić prędkość tego wirowania. Co ciekawe, czarna dziura w centrum naszej galaktyki nie tylko wiruje, ale wiruje z niemal maksymalną prędkością.
W przypadku obiektów takich jak Ziemia maksymalna prędkość obrotu jest określona przez grawitację powierzchniową. Ciężar, jaki odczuwamy, stojąc na Ziemi, nie wynika wyłącznie z przyciągania grawitacyjnego Ziemi.
Grawitacja ciągnie nas w stronę centrum naszego świata, ale obrót Ziemi ma również tendencję do wyrzucania nas na zewnątrz, z dala od Ziemi. Ta siła „odśrodkowa” jest niewielka, ale oznacza, że ciężar ciała na równiku jest nieco mniejszy niż na biegunie północnym lub południowym.
W naszej 24-godzinnej dobie różnica masy między równikiem a biegunem wynosi zaledwie 0,3%. Faktycznie, jak pojedziemy na biegun, nie odczujemy, że grawitacja nas nagle wyraźniej przytłacza. Spójrzmy jednak na Saturna. Ten gazowy olbrzym wykonuje pełen obrót wokół własnej osi w ciągu zaledwie 10 godzin. To oznacza, że różnica między równikiem a biegunem wynosi już 19 procent.
Teraz wyobraźcie sobie planetę wirującą tak szybko, że różnica wynosi 100%. W tym momencie przyciąganie grawitacyjne planety i jej siła odśrodkowa na równiku ustaną. Co by się stało, gdyby prędkość rotacji wzrosła. Nagle kamienie leżące w okolicy równika zaczęłyby się odrywać od powierzchni i ulatywać w przestrzeń kosmiczną, a gdyby prędkość wzrosła bardziej mogłoby dojść do rozerwania samej planety.
W przypadku czarnych dziur sytuacja wygląda nieco inaczej. Czarne dziury nie są obiektami posiadającymi fizyczną powierzchnię. Nie są wykonane z materiału, który mógłby się rozpaść. Ale nadal mają maksymalną prędkość rotacji.
Czarne dziury charakteryzują się ogromną grawitacją, która zniekształca przestrzeń i czas wokół nich. Horyzont zdarzeń czarnej dziury wyznacza granicę, zza której nie ma powrotu na zewnątrz. Wciąż jednak nie jest to powierzchnia fizyczna.
Rotacja czarnej dziury również nie jest definiowana przez spin masy fizycznej, ale raczej przez skręcenie czasoprzestrzeni wokół czarnej dziury. Kiedy obiekty takie jak Ziemia wirują, bardzo nieznacznie zakrzywiają przestrzeń wokół siebie. Jest to tzw. wleczenie czasoprzestrzeni.
Wirowanie czarnej dziury jest definiowane przez efekt wleczenia czasoprzestrzeni. Czarne dziury wirują bez fizycznej rotacji materii, są po prostu skręconą strukturą czasoprzestrzeni. Oznacza to, że istnieje górna granica tego wirowania ze względu na nieodłączne właściwości przestrzeni i czasu.
W równaniach ogólnej teorii względności Einsteina spin czarnej dziury jest mierzony wielkością znaną jako a, gdzie a musi mieścić się w przedziale od zera do jeden. Jeśli czarna dziura nie ma spinu, to a = 0, a jeśli wiruje z maksymalną dopuszczalną prędkością to a = 1.
To właśnie ten fakt doprowadził badaczy do próby zbadania rotacji supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w centrum naszej galaktyki. Aby tego dokonać badacze wykonali obserwacje SgrA* w zakresie radiowym i rentgenowskim i na podstawie wyników tych obserwacji określili jej spin.
Z powodu wleczenia czasoprzestrzeni w pobliżu czarnej dziury widma światła pochodzącego z pobliskiej materii są zniekształcone. Obserwując intensywność światła przy różnych długościach fal, zespół był w stanie oszacować prędkość rotacji.
Okazało się, że wartość a dla naszej czarnej dziury mieści się w przedziale od 0,84 do 0,96, co oznacza, że obraca się ona wprost niewiarygodnie szybko. W górnym zakresie szacowanej rotacji obracałby się z niemal maksymalną prędkością.
Jest to nawet więcej niż parametr spinu czarnej dziury w M87, gdzie a szacuje się na pomiędzy 0,89 a 0,91. A wszystkim wydawało się, że supermasywna czarna dziura w centrum naszej galaktyki jest taaaka spokojna. Nic z tego.