Cómo se guardan las partículas del atractivo de los agujeros negros

Cómo se guardan las partículas del atractivo de los agujeros negros

La visualización de un modelo de supercomputadora demuestra cómo los positrones se comportan cerca del horizonte de eventos de un agujero negro en rotación.

La atracción gravitacional de un agujero negro es tan grande que incluso la luz no puede escapar, si se aproxima a una distancia crítica. Pero tienes la oportunidad de escapar. Es cierto que necesitas ser una partícula subatómica.

A medida que los agujeros negros absorben la materia en el ambiente, también expulsan poderosos chorros de plasma caliente con electrones y positrones. Antes de que las partículas alcancen el horizonte de eventos (punto de no retorno), comienzan a acelerar. Al moverse a una velocidad cercana a la velocidad de la luz, estas partículas rebotaron fuera del horizonte de eventos y empujaron a lo largo del eje de rotación del agujero negro.

El fenómeno se llama jets relativistas. Estas son gigantescas y fuertes corrientes de partículas que emiten luz. Los científicos han observado tales chorros durante docenas de años, pero nadie entiende exactamente cómo las partículas descontroladas reciben la energía necesaria.

Para encontrar la respuesta, los investigadores desarrollaron un nuevo conjunto de simulaciones para una supercomputadora que combinaba teorías de diez años para proporcionar nuevos conocimientos sobre los mecanismos de chorro de plasma que permiten robar energía de los poderosos campos gravitatorios de los agujeros negros.

La simulación por primera vez une la teoría, lo que explica cómo las corrientes eléctricas alrededor de un agujero negro retuerzan los campos magnéticos en un chorro, con la teoría, donde se revela cómo las partículas que cruzan el horizonte de eventos pueden reducir la energía total de rotación de un agujero negro. El modelo debía tener en cuenta no solo la aceleración de las partículas y la luz que emanaba de los reactores relativistas, sino también la forma en que se crean los positrones y los electrones (una colisión de fotones de alta energía, como los rayos gamma). Esta es una formación de pareja que puede transformar la luz en materia. Los resultados del nuevo modelo no se apartan radicalmente de los hallazgos anteriores, sino que proporcionan algunos matices interesantes. Por ejemplo, fue posible encontrar un gran conjunto de partículas cuyas energías relativistas son negativas, medido por observadores lejos de un agujero negro. Cuando caen en un agujero negro, su energía total se reduce.

Además, los científicos se enfrentan a una sorpresa. Resultó que tantas partículas con energía negativa entran en el agujero negro que la energía extraída por la caída es comparable a la del campo magnético circundante. Si las observaciones confirman esto, entonces la influencia de las partículas con energía negativa es tan fuerte que puede cambiar las expectativas con respecto a los espectros de emisión de los chorros de agujeros negros.

El equipo planea mejorar los modelos comparando los datos con observaciones reales de observatorios, como el telescopio Event Horizon (su objetivo es tomar las primeras fotos de un agujero negro).

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