Los agujeros negros ejercen una tremenda influencia en su entorno, lo que significa que cuando giran, literalmente arrastran consigo el tejido mismo del espacio y el tiempo. Eso significa que nada puede permanecer quieto alrededor de un agujero negro en rotación, incluidas las «placas» de las que se alimentan estos titanes cósmicos.
Esas nubes aplanadas de gas y polvo que rodean agujeros negros supermasivos se conocen como discos de acreción. Alrededor de algunos agujeros negros supermasivos, la agitación de estos discos es una de las formas más eficientes de convertir energía en el universo conocido: convertir la energía gravitacional y cinética en energía brillante. energía electromagnéticaque conocemos mejor como simplemente «ligero».
Los astrónomos saben que los discos de acreción más tenues «se tambalean» como peonzas que se desaceleran y giran alrededor de algunos agujeros negros. Pero lo que no ha quedado claro es si los discos de acreción increíblemente brillantes o «ultraluminosos» también se tambalean o «procesan» a medida que giran. Eso es lo que se propusieron descubrir investigadores de la Universidad de Tsukuba.
«La energía gravitacional de la materia en acreción se libera y luego una parte de la energía liberada se convierte en energía térmica, magnética y de radiación. Como resultado, se cree que aparecen fuertes radiaciones y chorros», escribieron los autores en un artículo. publicado en la revista astrofísica.
Los agujeros negros giratorios tienen parejas de baile tambaleantes
Se cree que en el corazón de todas las grandes galaxias habitan agujeros negros supermasivos con masas millones, o a veces incluso miles de millones de veces mayores que la del Sol, pero no todos estos agujeros negros están rodeados por discos de acreción.
Donde hay discos de acreción, la inmensa gravedad del agujero negro central genera una enorme cantidad de fricción en las nubes aplanadas, calentando el gas y el polvo y transformando la materia en plasma. Esto hace que los discos de acreción brillen intensamente en regiones que los científicos llaman núcleos galácticos activos (AGN).
Además, porque Los agujeros negros son «comedores desordenados»«, parte del material de los discos de acreción es canalizado hacia los polos del agujero negro mediante potentes campos magnéticos, donde son expulsados como chorros gemelos de plasma de alta energía. Viajando a velocidades cercanas a la de luzestos chorros van acompañados de potentes emisiones electromagnéticas.
Las emisiones de estas fuentes supermasivas impulsadas por agujeros negros se consideran «cuásares» aquí en la Tierra. Algunas emisiones de discos de acreción y chorros de plasma en los AGN pueden ser tan brillantes que eclipsan la luz combinada de cada estrella en su galaxia de origen.
El equipo detrás de esta investigación quería saber si los discos de acreción más brillantes o más «ultraluminosos» se tambalean de la misma manera que sus homólogos menos luminosos. Para determinar esto, los investigadores realizaron una simulación a gran escala que tuvo en cuenta la dinámica de la radiación electromagnética y la teoría de la gravedad de Albert Einstein de 1915. relatividad general.
Esto confirmó por primera vez que los discos de acreción ultraluminosos procesan cosas como discos de acreción más tenues mientras son arrastrados por los agujeros negros supermasivos en sus corazones.
«El gas se expulsa principalmente alrededor del eje de rotación de la parte exterior del disco en lugar de alrededor del eje de giro del agujero negro», escribió el equipo en su artículo. «La precesión del disco cambia la dirección de expulsión del gas con el tiempo».
El equipo también determinó que la oscilación transferida a los chorros de plasma surgidos de agujeros negros ubicados en el corazón de discos de acreción ultraluminosos. Esto haría que estos chorros y la luz que emiten cambiaran de dirección. Eso podría explicar los cambios periódicos en el brillo observados en los discos de acreción ultraluminosos, algo que ha sido un gran enigma para los científicos.
El equipo de la Universidad de Tsukuba pretende ahora confirmar que los agujeros negros en el corazón de estos discos de acreción y esta investigación efectivamente están girando.
Lo harán realizando un análisis comparando simulaciones a largo plazo con observaciones astronómicas de estos sistemas. Esto podría fortalecer nuestra comprensión de cómo giro de los agujeros negros es crucial para influir en una variedad de fenómenos cósmicos y confirmar la efecto de los agujeros negros giratorios en el tejido mismo del espacio y el tiempo.
Un estudio sobre estos resultados fue publicado en septiembre en The Astrophysical Journal.