⚫ He aquí la simulación más fiel de un agujero negro hasta la fecha

Los agujeros negros, esos objetos cósmicos de los que ni siquiera la luz puede escapar, son por definición invisibles a nuestros ojos. Entonces, ¿cómo entender su comportamiento? Un equipo de astrofísicos ha dado un paso de gigante al crear las simulaciones más detalladas hasta la fecha de la materia que cae en un agujero negro.

Publicado en The Astrophysical Journal, este estudio utiliza supercomputadoras de última generación para modelar la acreción con una física completa, incluyendo la relatividad general y la radiación. Así es como, por primera vez, los comportamientos observados en el Universo se reproducen con fidelidad, ofreciendo una ventana a fenómenos que antes estaban fuera de nuestro alcance.


Este logro requirió acceso a máquinas exaflop como Frontier y Aurora. Estas computadoras, que ocupan salas enteras, pueden realizar quintillones de operaciones por segundo. Además, los investigadores desarrollaron algoritmos innovadores que resuelven directamente las ecuaciones sin recurrir a aproximaciones simplificadoras, lo que marca un avance técnico significativo.

Mientras que los modelos anteriores a menudo trataban la radiación como un fluido, lo que no correspondía a su realidad, el nuevo enfoque la considera tal como es. Esta precisión es fundamental cerca del horizonte de los agujeros negros, donde el espacio-tiempo está deformado y las interacciones son fuertes, permitiendo una representación más exacta de los procesos físicos.


Estas simulaciones se centran en los agujeros negros de masa estelar, aproximadamente diez veces más masivos que el Sol. Revelan la formación de discos turbulentos, vientos poderosos y chorros. De hecho, los resultados se alinean perfectamente con los datos espectrales de las observaciones, ofreciendo una validación sólida para interpretar estos objetos lejanos con mayor confianza.

Posteriormente, el equipo planea extender este modelo a los agujeros negros supermasivos, que influyen en la evolución de las galaxias. Adaptar los cálculos a diferentes temperaturas y densidades abrirá nuevas perspectivas.

Este éxito es el fruto de años de trabajo en matemáticas aplicadas y codificación, involucrando a colaboradores de varias instituciones. Un miembro del equipo indica que el siguiente paso es aprovechar plenamente los descubrimientos científicos emergentes, lo que podría transformar nuestra comprensión de los sistemas de acreción.

Los discos de acreción: lo que hace que los agujeros negros sean "luminosos"

Los discos de acreción son estructuras de materia que giran alrededor de los agujeros negros, formadas cuando gas y polvo son atraídos por su intensa gravedad. Este proceso genera enormes cantidades de energía en forma de radiación, lo que hace que los agujeros negros sean visibles indirectamente desde la Tierra. Sin estos discos, estos objetos permanecerían completamente negros e indetectables.

La formación de estos discos depende de la velocidad a la que cae la materia y de las interacciones magnéticas. Cerca del agujero negro, las fuerzas gravitacionales crean una fricción que calienta la materia a temperaturas extremas, emitiendo rayos X y otras formas de luz. Esto permite a los astrónomos estudiar las propiedades de los agujeros negros, como su masa o rotación, gracias a telescopios especializados.

Comprender los discos de acreción es fundamental para explicar cómo los agujeros negros influyen en su entorno. Pueden lanzar chorros de partículas de alta energía y vientos que afectan la formación de estrellas cercanas. Las simulaciones recientes ayudan a predecir estos fenómenos, vinculando las observaciones con la teoría física para obtener una imagen más completa del Universo.