Hablando de agujeros negros, la primera impresión de todos es: este es un cuerpo celeste muy denso, e incluso la luz no puede escapar de su atracción, la luz solo puede entrar pero no puede salir, por lo que lo vemos como una bola negra, como un agujero sin fondo en el universo.
La mayoría de las veces, los agujeros negros no se ven así, son más brillantes que la gran mayoría de las estrellas del universo e irradian una luz deslumbrante. Y fuertes chorros de rayos X y plasma son expulsados desde ambos extremos del agujero negro.Estos haces de luz se llaman chorros astrofísicos y se extienden a miles de años luz de distancia.
Tomemos, por ejemplo, el muy famoso agujero negro supermasivo M87*, cuyo chorro astrofísico en el espacio tiene 5.000 años luz de largo para que el telescopio espacial Hubble pueda encontrarlo y ubicarlo fácilmente.
Entonces aquí viene la pregunta, todos sabemos que el agujero negro se llama agujero negro porque su gravedad es tan fuerte que incluso la luz no puede escapar de su gravedad; y también sabemos que los rayos X son luz, ¿por qué no son tragados por la luz? agujero negro, sino expulsado a una distancia tan larga? ¿Es esta la legendaria radiación de Hawking?
Lo primero que hay que tener claro es que no existe una relación entre los chorros astrofísicos que emiten los agujeros negros y la radiación de Hawking, que son dos conceptos completamente diferentes. Sobre la radiación de Hawking, la presentaremos en un próximo artículo, porque también es un tema muy interesante.
el agujero negro es un tipo codicioso
Los agujeros negros son los trolls más fuertes del universo, y también son los glotones más grandes del universo, devoran todo lo que se les acerca. Ya sea una estrella, un planeta o un polvo diminuto, siempre que entres en el rango gravitacional de un agujero negro, serás arrastrado y saltado a un vals de la muerte por él, y eventualmente serás hecho pedazos, y luego comido poco a poco.
agujero negro tragando estrellas
El proceso de comer el agujero negro es muy discreto y artístico. No salta y se lo traga, sino que primero atrae a las estrellas para que bailen. Debido a que la densidad de un agujero negro es extremadamente alta y su masa es en su mayoría más alta que la de las estrellas ordinarias, después de que la estrella ingresa al campo gravitatorio del agujero negro, primero girará alrededor del agujero negro. En el proceso de rotación, parte del gas de la estrella se aleja gradualmente de la estrella madre por la fuerza de marea del agujero negro y es succionado por el agujero negro.
La mayor parte del gas no se alinea con el centro de masa del agujero negro cuando vuela hacia el agujero negro. En este momento, el flujo de gas tiene un momento angular, y girará muy rápido alrededor del agujero negro y se acumulará gradualmente hacia el centro Esto es lo que a menudo llamamos succión Disco acumulado.
Formación del disco de acreción del agujero negro
La mayor parte de la materia interestelar está compuesta de hidrógeno, helio y otros elementos y compuestos de estos elementos.Cuando son atraídos por el agujero negro y giran alrededor del agujero negro a gran velocidad, debido a la conservación del momento angular, no caer en el agujero negro inmediatamente. A medida que más y más gas y polvo son atraídos por la fuerza gravitacional del agujero negro, la densidad del disco de acreción aumentará y la colisión y la fricción entre el gas y las partículas se volverán cada vez más intensas, lo que dará como resultado una temperatura extremadamente alta. y poderosa energía. .
Para una sola partícula, podemos dibujar su trayectoria mientras orbita el agujero negro.
La trayectoria de una sola partícula, vista desde el ecuador y desde el Polo Norte
Y aquellas partículas más alejadas del horizonte de sucesos del agujero negro tienen trayectorias más regulares:
Si la colisión frena la partícula, cae rápidamente en el horizonte de eventos del agujero negro y nunca vuelve a salir:
Las partículas pierden momento angular y caen en agujeros negros
Los agujeros negros también brillan
Como se mencionó al principio del artículo, la mayoría de los agujeros negros no se ven “negros”, son las estrellas más brillantes del universo, ¿a qué se debe esto?
Conocidos como “quásares”, estos agujeros negros brillantes emiten su luz y calor desde sus capas exteriores calientes de cuerpos de acreción. En el proceso de tragarse la estrella, el agujero negro atrae una gran cantidad de gas y polvo a su alrededor. Estos densos gases y polvo chocan y se frotan violentamente en el proceso de rotación a una velocidad extremadamente alta, convirtiendo así una gran cantidad de masa en luz. y calor El calor no puede escapar debido a la fuerte atracción gravitacional del agujero negro, por lo que se acumulará más y más alrededor del agujero negro, formando una bola de fotones.
Al mismo tiempo, el disco de acreción de un agujero negro no siempre es una capa delgada, porque la fuerza gravitacional del agujero negro es tan grande que el gas en el borde se juntará hacia el centro, lo que resultará en la formación de una capa extremadamente alta. fluido de plasma de alta temperatura en la región cercana al horizonte de sucesos. , las partículas se amontonan y suben más alto en la región de alta latitud en la colisión entre sí, todo el camino hasta la vecindad de los polos del agujero negro.
La fricción en el disco de acreción del agujero negro es tan intensa que, cerca del horizonte de eventos, el 40 por ciento de la masa restante de la acreción se convierte en radiación electromagnética, principalmente radiación de rayos X. Saber que en el núcleo de una estrella, la eficiencia de conversión de la poderosa fusión nuclear es solo del 0,7%.
jet relativista
En la superficie exterior del horizonte de eventos del agujero negro, aunque los fotones del plasma masivo de ultra alta temperatura y los rayos X generados por la acumulación no han sido absorbidos, tampoco pueden escapar y los fotones volarán a lo largo de la curva. Al mismo tiempo, bajo la enorme presión del polvo de estrellas exterior, la materia que no ha sido tragada se acumulará en los polos del agujero negro y finalmente será expulsada a lo largo de los dos ejes de rotación del disco de acreción a una velocidad cercana a la velocidad de la luz.
La formación y la dinámica de los chorros celestes son fenómenos muy complejos relacionados con muchos tipos de fuentes astronómicas de alta energía, así como con los poderosos campos magnéticos generados por la rotación a alta velocidad de los discos de acreción. Dado que el chorro se genera fuera del horizonte de eventos del agujero negro, el agujero negro es menos atractivo para él, por lo que es posible que la materia del chorro escape del agujero negro a gran velocidad sin ser tragada.
De hecho, una cantidad considerable de materia interestelar es lanzada al espacio después de ser agitada y aplastada por el agujero negro. El agujero negro no se traga por completo las estrellas que están cerca de él. Una parte considerable de la materia estelar se convierte en gas y corrientes de rayos y expulsados al universo.
Resumir:
La fuerte gravedad de un agujero negro atrae la luz y los fotones que entran en el horizonte de eventos del agujero negro no pueden escapar, por lo que no podemos ver lo que hay dentro y lo que está sucediendo.
Los agujeros negros solo expulsan rayos X y materia gaseosa cuando devoran un objeto que se acerca.
Más allá del horizonte de eventos de un agujero negro, no puede capturar fotones, pero también tiene una fuerza gravitacional muy fuerte.Desgarra y aplasta las estrellas que se acercan, lo que hace que el gas de la estrella gire alrededor de sí mismo a alta velocidad para formar cuerpos de acreción. velocidad de rotación extremadamente alta, se ioniza una gran cantidad de materia y se forma una corriente de radiación de alta energía, incluidos los rayos X.
La corriente de radiación es comprimida por el gas acumulado circundante y expulsada desde los polos del agujero negro hacia el espacio casi a la velocidad de la luz, creando los chorros astrofísicos que vemos. Por eso puede escapar de la poderosa gravedad de un agujero negro.
