El estallido de energía parece representar el horizonte de sucesos del agujero negro supermasivo de M87 que se extiende hacia afuera, indicando cómo los agujeros negros “filtran” energía.

Nuevas observaciones del agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia, Messier 87 (M87), que, gracias al Event Horizon Telescope, fue el primer agujero negro jamás fotografiado por la humanidad, sugieren que existe una manera de extraer energía de su interior. la galaxia negra. El agujero puede filtrarse a su entorno.

Astrofísicos de la Universidad de Princeton y la Universidad de Vanderbilt han determinado que el horizonte de sucesos de este agujero negro supermasivo, llamado M87*, que tiene una masa equivalente a unos 6.500 millones de soles, parece estar precipitándose hacia afuera. El equipo cree que esto provoca que se liberen chorros o chorros, despojando al agujero negro de energía.

Uno de los miembros del equipo, el profesor asistente de física de la Universidad de Vanderbilt, Alexandru Lobsaska, describió estos flujos como “como un sable de luz Jedi de un millón de años luz de largo”. Esto significa que el sable de luz galáctico es aproximadamente diez veces más largo que nuestra galaxia, la Vía Láctea.

“Aunque los agujeros negros son conocidos como objetos de los que nada puede escapar, una de las sorprendentes predicciones de la teoría de la relatividad de Einstein es que los agujeros negros en realidad pueden perder energía”, dijo el astrofísico de Princeton Elliot Quataert. Dijo en un comunicado. “Puede girar, y así como la peonza se ralentiza con el tiempo y pierde esa energía a medida que gira, un agujero negro en rotación también puede perder energía en su entorno”.

Quatert es uno de los autores papel Publicado en Diario astrofísico Detalles de estos hallazgos, que podrían revolucionar lo que sabemos sobre los agujeros negros.

Los agujeros negros son un obstáculo

Las nuevas observaciones reveladas por el equipo se relacionan con algunas ideas fundamentales sobre los agujeros negros, sus límites, rotación y campos magnéticos.

Una de las primeras ideas sobre los agujeros negros, anterior a la teoría de la gravedad de Einstein de 1915, la relatividad general, fue que algunas estrellas podrían tener fuerzas gravitacionales tan grandes que ni siquiera la luz sería lo suficientemente rápida para alcanzar y superar su velocidad de escape.

Mientras trabajaba con las ecuaciones de la relatividad general, el físico y astrónomo alemán Karl Schwarzschild descubrió que los objetos con masa tendrían un radio dentro del cual la velocidad de escape excede la velocidad de la luz en el vacío. Después de este punto, nada, ni siquiera la luz, puede escapar.

Esto ahora se conoce como radio de Schwarzschild, y para objetos como la Tierra y el Sol, se encuentra en lo profundo de sus cuerpos, pero si se pudiera comprimir una masa lo suficientemente grande, el radio de Schwarzschild estaría lejos de su núcleo.

Schwarzschild también descubrió que la singularidad surge en la relatividad general donde esencialmente fallan todas las leyes de la física y la masa infinita se comprime a un punto infinitesimal. Esto haría que el núcleo del agujero negro y el radio de Schwarzschild sirvieran como límites exteriores u horizonte de sucesos del agujero negro.

A continuación, los investigadores decidieron que si los agujeros negros tenían momento angular, y el hecho de que nacieron del colapso de estrellas masivas en rotación, entonces tenían que tenerlo: rotarían. Debido a la enorme masa de los agujeros negros, esta rotación arrastra consigo la estructura del espacio y el tiempo, un fenómeno llamado “arrastre de fotograma” o “efecto de lanzamiento de lentes” en honor a los científicos que lo descubrieron.

Este arrastre del marco crea una región alrededor del agujero negro donde nada puede permanecer quieto, llamada ergosfera. El arrastre del marco también debe significar que a medida que los agujeros negros giran, los campos magnéticos interconectados a través de la ergosfera “se retuercen”, y desde la década de 1970, esto se ha sugerido como un medio por el cual los agujeros negros podrían perder energía.

Una nueva y retorcida teoría del flujo de energía de los agujeros negros

En un artículo separado publicado recientemente en Diario astrofísicoUn equipo de científicos dirigido por Andrew Chell, físico de la Universidad de Princeton, observó la dirección en la que M87* hace que las líneas del campo magnético se enrollen y, por tanto, la dirección en la que la energía debería fluir fuera del agujero negro. Armado con esta información, Quataert dijo que el resto encajó.

“Nuestra nueva y precisa predicción es que cuando se observa un agujero negro astrofísico, si tiene líneas de campo magnético adjuntas, habrá transferencia de energía: cantidades realmente locas de transferencia de energía”, añadió Lobsaška.

¿Qué tan loco? El equipo estimó que si toda la masa de la Tierra, 5,97 mil millones de billones de toneladas métricas, se convirtiera en TNT y luego explotara 1.000 veces por segundo durante millones y millones de años, eso sería equivalente a la cantidad de energía proveniente del supermasivo negro. Ranura M87*.

El equipo añadió que no todos los agujeros negros que giran y pasan por este proceso expulsarán energía. Algunos de ellos podrían girar de la misma manera que la energía rotacional filtrada por campos magnéticos retorcidos en el agujero negro se dirige hacia su singularidad central.

Para confirmar completamente la teoría del flujo de energía en el agujero negro, el equipo recurrirá a la próxima generación de telescopios después del Event Horizon Telescope.

“¡Es increíblemente emocionante!”, dijo George Wong, miembro del equipo y astrofísico de la Universidad de Princeton. “Vincular el flujo saliente de energía a un objeto tan simple y observable es un paso crucial hacia la obtención de evidencia observacional directa de la extracción de energía de un agujero negro”. .” “¡Espero ver qué tipo de declaraciones poderosas podremos hacer con la próxima generación de imágenes y películas de agujeros negros!”

Referencia: A. Chael., A. Lupsasca., GN Wong., E. Quataert., Medición de la polarización de los agujeros negros I. Extracción de firmas de energía electromagnéticaThe Astrophysical Journal, DOI: 10.3847/1538–4357/acf92d

Imagen de portada: Ilustración de una corriente de energía que surge de un agujero negro supermasivo. Fuente: NASA/JPL-Caltech