Científicos revelaron el jueves la simulación más detallada de un agujero negro hasta el momento

Los científicos revelaron el jueves la simulación más detallada de un agujero negro hasta el momento, resolviendo un misterio que se remonta a más de cuatro décadas sobre cómo los monstruos devoradores de estrellas consumen materia.

Un agujero negro nace cuando una gran estrella se colapsa sobre sí misma. Lejos de ser un “agujero”, son objetos increíblemente densos con un tirón gravitatorio tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de ellos.

A medida que absorben la materia, como el gas, el polvo y los desechos espaciales, forman un disco de acreción, una masa agitada de partículas súper aceleradas que se encuentran entre los objetos más brillantes del Universo, a su alrededor.

Es el disco de acreción que puede verse como un halo borroso alrededor de la imagen del agujero negro lanzado en abril desde el Telescopio Event Horizon.

Pero los discos de acreción casi siempre están inclinados en ángulo con respecto a la orientación del agujero negro, conocido como su plano ecuatorial.

En 1975, el físico ganador del Premio Nobel John Bardeen y el astrofísico Jacobus Petterson teorizaron que un agujero negro giratorio haría que la región interna de un disco de acreción inclinado se alinee con el plano ecuatorial del agujero negro.

Pero ningún modelo podría averiguar cómo, precisamente, eso sucedería. Hasta ahora.

Un equipo de astrofísicos de la Universidad Northwestern, la Universidad de Oxford y la Universidad de Ámsterdam, utilizaron unidades de procesamiento gráfico para procesar grandes conjuntos de datos y simular cómo los agujeros negros interactúan con sus discos de acreción.

De manera crucial, su enfoque les dio el poder de computación para dar cuenta de la turbulencia magnética, que ocurre cuando diferentes partículas se agitan a diferentes velocidades dentro del disco de acreción.

Es precisamente este efecto electromagnético el que hace que la materia caiga al centro del agujero negro.

Alexander Tchekhovskoy, profesor asistente de física y astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern, comparó la materia que se acumula cerca de un agujero negro para lanzar un dardo hacia el tablero al azar.

“Si realmente no apuntas, nunca llegará a la diana”, dijo. “De la misma manera, cuando (la materia) cae en el agujero negro, tiene cierta rotación, pero esta rotación generalmente no tendrá nada que ver con la forma en que gira el agujero negro. Las dos rotaciones no sabrán nada entre sí”.

Predicciones más confiadas

Las simulaciones anteriores predijeron manualmente la fricción adicional que sus creadores creían que era necesaria para hacer que la materia se moviera hacia el agujero negro.

“Mientras que ahora en nuestro modelo, no tenemos que postular esta fricción”, dijo Tchekhovskoy a AFP. “Colocamos campos magnéticos y estos en realidad causan una inestabilidad que luego causa fricción y el disco cae como resultado”.

Esto puede parecer un pequeño detalle, pero afecta directamente a la rapidez con que giran los agujeros negros y, en consecuencia, qué efecto tienen en las galaxias que los rodean.

La simulación, que produce un disco con dos chorros de gas y campos magnéticos que sobresalen del centro como fuentes, muestra que la parte interior del disco de acreción se alinea perfectamente con el ecuador del agujero negro, incluso cuando la parte exterior permanece en ángulo.

“Antes de ahora, existía la preocupación de que cuando se toman en cuenta todas las complicaciones que vienen con la materia interactuando con un agujero negro, como los campos magnéticos, la turbulencia en el disco, los movimientos en remolino, esas cosas podrían matar el efecto de alineación “dijo Tchekhovskoy.

“Descubrimos que no, no lo mata, en realidad las partes internas del disco se alinean con el agujero negro y ahora podemos hacer predicciones con mayor confianza sobre cómo se verían los agujeros negros”.

Foto: Lynette Cook
Por primera vez, los científicos comprenden cómo los agujeros negros consumen materia.