¿Por qué y cómo los agujeros negros expulsan chorros de materia? ⚫
Publicado por Adrien,
Fuente: Publications of the Astronomical Society of Japan
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Estos chorros, observados desde hace más de un siglo, permanecían enigmáticos hasta que un equipo internacional, dirigido por el profesor Kazutaka Yamaoka, descifró su formación. Publicados en Publications of the Astronomical Society of Japan, sus trabajos muestran que estos fenómenos ocurren cuando el disco de acreción alrededor del agujero negro se contrae bruscamente.
El borde interno del disco de gas se acerca rápidamente a la órbita estable circular más cercana (ISCO) cerca del agujero negro estelar, desencadenando la erupción de un chorro de plasma. El chorro continúa hasta que el borde interno deja de moverse.
Crédito: T. Kawaguchi (University of Toyama) & K. Yamaoka (Nagoya University)
El estudio se centró en un sistema binario que incluye un agujero negro y una estrella similar al Sol. Los investigadores analizaron datos en rayos X y radio, revelando que los chorros aparecen cuando el radio interno del disco alcanza el ISCO, la órbita estable circular más cercana. Este descubrimiento contradice los modelos teóricos que suponían condiciones estáticas.
Los chorros influyen en la formación estelar y distribuyen energía a través del Universo. Su comprensión abre nuevas perspectivas sobre la evolución de las galaxias y la física de los agujeros negros. Los investigadores planean ahora aplicar estos resultados a los agujeros negros supermasivos.
El borde interno del disco de gas se acerca rápidamente al ISCO cerca del agujero negro estelar, desencadenando la erupción de un chorro de plasma. El chorro cesa cuando el movimiento del borde interno se detiene.
Crédito: T. Kawaguchi (University of Toyama) & K. Yamaoka (Nagoya University)
Esta investigación arroja luz sobre la importancia de las condiciones dinámicas en la formación de los chorros. Los cambios observados en los rayos X, con un aumento de los rayos X blandos, están directamente relacionados con el movimiento del disco de acreción. Estas observaciones permiten ahora predecir con mayor precisión la aparición de los chorros.
El profesor Yamaoka destaca que estos mecanismos podrían ser universales, aplicándose tanto a agujeros negros estelares como a supermasivos. Sin embargo, el estudio de estos últimos presenta problemas adicionales debido a su evolución más lenta y la dificultad para medir sus estructuras internas.
¿Qué es un disco de acreción?
Un disco de acreción es una estructura formada por materia en órbita alrededor de un objeto central masivo, como un agujero negro. Esta materia, principalmente gas y polvo, es atraída por la gravedad del objeto central y se acumula en un disco delgado y caliente.
El disco de acreción es el escenario de fenómenos físicos extremos, donde la materia puede alcanzar temperaturas de varios millones de grados. Este intenso calor provoca la emisión de rayos X, que son detectables desde la Tierra.
La dinámica del disco de acreción es crucial para entender cómo crecen los agujeros negros y cómo pueden expulsar chorros de materia. La rotación diferencial del disco, donde las partes internas giran más rápido que las externas, genera fricciones que calientan la materia.
El estudio de los discos de acreción también permite probar las teorías de la relatividad general de Einstein, especialmente en entornos de gravedad extrema cerca de los agujeros negros.
¿Por qué son importantes los chorros de plasma?
Los chorros de plasma expulsados por los agujeros negros están entre los fenómenos más energéticos del Universo. Pueden extenderse por miles de años luz e influir en la formación de estrellas en las galaxias.
Estos chorros transportan energía y materia a velocidades cercanas a la de la luz. Desempeñan un papel clave en la redistribución de materia y energía en el Universo, afectando así la evolución de las galaxias.
Los chorros también sirven como marcadores para localizar agujeros negros distantes. Su estudio permite a los astrónomos entender mejor las propiedades de los agujeros negros, como su masa y su giro.
Los chorros de plasma también ofrecen una ventana única a los procesos físicos extremos que ocurren cerca de los agujeros negros, donde las leyes de la física son llevadas a sus límites.