Finalmente entendemos cómo los agujeros negros pueden liberar destellos poderosos

Si bien los agujeros negros pueden ser siempre negros, ocasionalmente emiten algunas ráfagas intensas de luz justo fuera de su horizonte de eventos. Anteriormente, la causa exacta de estas erupciones había sido un misterio para la ciencia. Ese misterio fue resuelto recientemente por un equipo de investigadores que utilizó una serie de supercomputadoras para modelar los detalles de los campos magnéticos de los agujeros negros con mucho más detalle que cualquier esfuerzo anterior. Las simulaciones apuntan a la ruptura y reconstrucción de campos magnéticos súper fuertes como la fuente de las llamaradas súper brillantes .

Agujero negro simulado con chorros. Crédito: B. Ripperda, et al. 2022 AJL

Los científicos han sabido que los agujeros negros tienen poderosos campos magnéticos que los rodean desde hace algún tiempo. Por lo general, estos son solo una parte de una compleja danza de fuerzas, material y otros fenómenos que existen alrededor de un agujero negro. Ese baile complejo ha sido notoriamente difícil de modelar, incluso con supercomputadoras avanzadas, por lo que tratar de comprender los detalles de lo que sucede alrededor de un agujero negro ha resultado excepcionalmente difícil.

Vídeo de Universe Today sobre la mera existencia de agujeros negros.

Las computadoras más fuertes pueden manejar problemas informáticos difíciles y, gracias a la ley de Moore, eso es exactamente lo que la humanidad tiene ahora. El Dr. Bart Ripperda, coautor principal del estudio y becario postdoctoral en el Instituto Flatiron y la Universidad de Princeton, y sus colegas utilizaron tres grupos de supercomputación separados para producir la imagen más detallada de la física que ocurre fuera del horizonte de eventos de un agujero negro.

Una vista de arriba hacia abajo de un agujero negro durante el período previo a una llamarada. El plasma caliente inicialmente fluye hacia el agujero negro. A medida que evoluciona el campo magnético, este flujo se invierte y lanza algo de material hacia el exterior. Ese material acelerado genera la llamarada. B. Ripperda, et al. 2022 AJL

Como era de esperar, los campos magnéticos jugaron un papel importante en esa física. Pero lo que es más importante, jugaron un papel fundamental en el desarrollo de las lamaradas. Específicamente, las llamaradas se formaron cuando los campos magnéticos se separaron y luego se volvieron a unir. La energía magnética liberada por estos procesos sobrecarga los fotones en el medio circundante, y algunos de esos fotones se expulsan directamente al horizonte de eventos del agujero negro, mientras que otros se expulsan al espacio en forma de llamaradas.

Agujero negro simulado con líneas de campo magnético vistas en verde. Donde se encuentran en patrones específicos, a veces es la fuente de un destello. Crédito: B. Ripperda et al., Astrophysical Journal Letters

Las simulaciones mostraron cómo se rompían y se hacían conexiones de campos magnéticos que eran invisibles en las resoluciones previamente disponibles. La imagen del Dr. Ripperda y su colega tenía 1000 veces la resolución de cualquier simulación de agujero negro disponible anteriormente. Las simulaciones más precisas del mundo no pueden compensar un modelo incorrecto, por lo que las simulaciones anteriores ignoraron las características básicas de las interacciones de los agujeros negros.

Con la alta resolución vino una mayor comprensión. Las nuevas simulaciones modelaron con precisión cómo funciona el proceso del campo magnético alrededor del horizonte de eventos. Primero, el material recolectado en el disco de acreción migra hacia los “polos” del agujero negro. La migración de material cargado como ese seguramente afectará las líneas del campo magnético, que intentan moverse con él. Parte de ese proceso de movimiento hace que algunas de las líneas del campo magnético se rompan y potencialmente se vuelvan a conectar con una línea de campo diferente. En algunos casos, se forma una bolsa de material que está aislada de otras fuerzas externas, pero finalmente sale disparada hacia el propio agujero negro o hacia el resto del universo. De aquí es de donde vienen las llamaradas.

Los agujeros negros no solo se tragan la luz, también se tragan la información.

Todos esos procesos son difíciles de simular, incluso en un grupo de supercomputadoras. Sin embargo, la mayoría de las simulaciones se construyen para ajustarse mejor a los datos existentes. La recopilación de datos para probar estas simulaciones aún está muy lejos. Pero puede estar seguro de que alguien, en algún lugar, ya está trabajando en ello.

Referencia: B. Ripperda, et al . ” Destellos de agujero negro: eyección de flujo magnético acumulado a través de la reconexión mediada por plasmoides 3D “. The Astrophysical Journal Letters 924.2 (2022): L32.

Fuente: Universe Today , de Andy Tomaswick.

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