Impresionantes imágenes nuevas muestran cómo los agujeros negros producen chorros tremendamente brillantes de millones de años luz de largo que se pueden ver a través de grandes distancias cósmicas. Las imágenes fueron producidas por una simulación por computadora y podrían ayudar a resolver un misterio perdurable sobre cómo se forman los chorros, dijeron los investigadores detrás de las imágenes.
A pesar de su apodo, los agujeros negros no siempre son negros. Cuando un agujero negro consume un objeto, el gas y el polvo giran alrededor de las fauces del gigante gravitacional, y la fricción puede calentar el material en los bordes a temperaturas abrasadoras. Este proceso violento crea haces de partículas cargadas en forma de faro que viajan hacia el exterior a una velocidad cercana a la de la luz, emitiendo radiación que puede brillar más que una galaxia entera.
"Son como rayos láser que perforan el universo y nos permiten ver agujeros negros cuya emisión de otra manera sería demasiado tenue para ser detectable", dijo Alexander Tchekhovskoy, astrofísico computacional de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois, a Live Science.
Pero los mecanismos complejos detrás de estos aviones siguen siendo poco conocidos. Una posible idea del problema proviene del hecho de que el material alrededor de un agujero negro se transforma en plasma, un estado de materia magnetizada muy caliente pero difusa. Los físicos han sospechado durante mucho tiempo que los campos magnéticos retorcidos de alguna manera interactúan con la tela curva del espacio-tiempo alrededor de un agujero negro giratorio para dar lugar a los chorros.
Utilizando modelos de computadora altamente detallados, Kyle Parfrey del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y sus colegas pudieron simular cómo las partículas cargadas cerca del borde de un agujero negro dan lugar a campos magnéticos retorcidos y giratorios, según informaron los investigadores el 23 de enero. en la revista Physical Review Letters. Los científicos también incorporaron información de la teoría de la relatividad de Albert Einstein para modelar pares de estas partículas que vuelan en órbitas especiales. Estas órbitas se sintonizan de la manera correcta para que si una de las partículas de un dúo cae en el agujero negro, su compañero se alejará a una velocidad ultrarrápida, propulsándose con la energía robada del agujero negro.
Cualquier objeto, incluso una bolsa de basura, podría dispararse desde una nave espacial en una de estas órbitas, y le daría a la nave un poderoso impulso de energía, dijo Tchekhovskoy, quien no participó en el trabajo.
Los nuevos métodos computacionales ayudarán a los investigadores a estudiar mejor las regiones de corriente eléctrica intensa cerca del borde de un agujero negro, lo que podría estar relacionado con los rayos X y los rayos gamma que se ven en los chorros, dijo Parfrey a Live Science. Luego, el equipo quiere modelar de manera más realista el proceso de generar los pares de partículas cargadas. Eso permitirá a los astrónomos hacer mejores predicciones sobre las propiedades de un avión, dijo Parfrey.
Los hallazgos también ayudarán a los científicos a interpretar los resultados de dos esfuerzos, el Event Horizon Telescope y GRAVITY, que actualmente apuntan a fotografiar la sombra proyectada sobre el material circundante por el agujero negro supermasivo en el corazón de la Vía Láctea, dijo Parfrey.
