A szupernagy tömegű fekete lyukak tömegének és spinjének meghatározása megfigyelésekből

A szupernagy tömegű fekete lyukak tömege és spinje több közvetett módszerrel is meghatározható.

i) A galaxisunk központjában található fekete lyuk spinje és kvadrupól-momentuma származtatható a milliparszek távolságban keringő csillagok asztrometriai megfigyeléséből.

ii) Az optikai / röntgenspektrumban megfigyelt vonalakból (erősen gerjesztett Mg, O, C) az ún. reverberációs leképezéssel meghatározható a széles vonalú tartomány (Broad Line Region) sugara és sebességmintázata, mindkettő a geometria függvénye. Ezzel a módszerrel megbecsülhető a fekete lyuk tömege, spinje, valamint ennek iránya is.

iii) A VLBI segítségével elvben meghatározható a SgrA* (a galaxisunk központi fekete lyukának megfelelő rádióforrás) és az M87 (más néven Virgo A, NGC 4486, egy óriási elliptikus galaxis, aktív galaxismaggal, amely az elektromágneses színkép valamennyi tartományában sugároz, különösen rádiótartományban) központi fekete lyukait jellemző horizontok alakja, amely szintén a spin függvénye.

iv) Az aktív galaxismagok által kilövellt nyalábok alapjának szélességét a Blandford-Znajek-effektus határozza meg, amely szintén összefügg a spinnel. Az M87 megfigyelései pl. kis átmérőt adtak a nyaláb alapjára, ezt a fekete lyuk gyors forgásával magyarázzák.

v) A nyalábbeli elektronok energiaeloszlásának kisenergiás levágása, amelyre a rádió-spektrumból következtetnek, megfelelően magyarázható a proton-proton ütközések nyomán létrejövő pion-bomlással. Ez a mechanizmus relativisztikus hőmérsékletet feltételez a nyaláb alapjának szomszédságában, az akkréciós korongban, ami a fekete lyuk igen gyors forgásával áll kapcsolatban.

Összefoglalásképpen, a megfigyelések alátámasztják azt a lehetőséget, hogy a természetben előforduló fekete lyukak igen gyorsan forognak, vagyis spinjük és következésképpen a forgás miatt bekövetkező centrifugális ellaposodásuk, amelyet a tömeg kvadrupól-momentuma fejez ki, egyaránt jelentős.