Los agujeros negros son conocidos por su apetito voraz, atrapado en la materia con tanta ferocidad que ni siquiera la luz puede escapar una vez que se ingiere.
Sin embargo, menos entendido, es cómo los agujeros negros purgan la energía encerrada en su rotación, lanzando plasmas de velocidad cercana a la luz al espacio a lados opuestos en una de las pantallas más poderosas del universo. Estos chorros pueden extenderse hacia afuera por millones deaños luz.
Nuevas simulaciones dirigidas por investigadores que trabajan en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía Berkeley Lab y UC Berkeley han combinado teorías de décadas para proporcionar una nueva visión sobre los mecanismos de conducción en los chorros de plasma que les permite robar energía del negrolos poderosos campos gravitacionales de los agujeros y lo impulsan lejos de sus bocas abiertas.
Las simulaciones podrían proporcionar una comparación útil para observaciones de alta resolución del Event Horizon Telescope, una matriz diseñada para proporcionar las primeras imágenes directas de las regiones donde se forman los chorros de plasma.
El telescopio permitirá nuevas vistas del agujero negro en el centro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, así como vistas detalladas de otros agujeros negros supermasivos.
"¿Cómo se puede extraer la energía en la rotación de un agujero negro para hacer chorros?", Dijo Kyle Parfrey, quien dirigió el trabajo en las simulaciones mientras era becario postdoctoral de Einstein afiliado a la División de Ciencias Nucleares en Berkeley Lab. "Esto tieneha sido una pregunta durante mucho tiempo "
Ahora, miembro del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Maryland, Parfrey es el autor principal de un estudio, publicado el 23 de enero Cartas de revisión física , que detalla la investigación de simulaciones.
Las simulaciones, por primera vez, unen una teoría que explica cómo las corrientes eléctricas alrededor de un agujero negro tuercen los campos magnéticos en chorros de formación, con una teoría separada que explica cómo las partículas se cruzan a través del punto sin retorno de un agujero negro: el horizonte de eventos- puede parecerle a un observador distante que transporta energía negativa y baja la energía de rotación general del agujero negro.
Es como comer un bocadillo que hace que pierdas calorías en lugar de ganarlas. El agujero negro en realidad pierde masa como resultado de sorber estas partículas de "energía negativa".
Las simulaciones por computadora tienen dificultades para modelar toda la física compleja involucrada en el lanzamiento de chorro de plasma, que debe tener en cuenta la creación de pares de electrones y positrones, el mecanismo de aceleración de las partículas y la emisión de luz en los chorros.
Berkeley Lab ha contribuido ampliamente a las simulaciones de plasma a lo largo de su larga historia. El plasma es una mezcla similar a un gas de partículas cargadas que es el estado de materia más común del universo.
Parfrey dijo que se dio cuenta de que las simulaciones más complejas para describir mejor los chorros requerirían una combinación de experiencia en física de plasma y la teoría general de la relatividad.
"Pensé que sería un buen momento para intentar unir estas dos cosas", dijo.
Realizado en un centro de supercomputación en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Mountain View, California, las simulaciones incorporan nuevas técnicas numéricas que proporcionan el primer modelo de plasma sin colisión, en el que las colisiones entre partículas cargadas no juegan un papel importante.la presencia de un fuerte campo gravitacional asociado con un agujero negro.
Las simulaciones producen naturalmente efectos conocidos como el mecanismo Blandford-Znajek, que describe los campos magnéticos retorcidos que forman chorros, y un proceso de Penrose separado que describe qué sucede cuando las partículas de energía negativa son tragadas por el agujero negro.
El proceso de Penrose, "aunque no necesariamente contribuye tanto a extraer la energía de rotación del agujero negro", dijo Parfrey, "posiblemente está directamente relacionado con las corrientes eléctricas que retuercen los campos magnéticos de los chorros".
Si bien es más detallado que algunos modelos anteriores, Parfrey notó que las simulaciones de su equipo todavía se están poniendo al día con las observaciones, y están idealizadas de alguna manera para simplificar los cálculos necesarios para realizar las simulaciones.
El equipo tiene la intención de modelar mejor el proceso mediante el cual se crean pares de electrones-positrones en los chorros para estudiar la distribución de plasma de los chorros y su emisión de radiación de manera más realista para la comparación con las observaciones. También planean ampliar el alcance delas simulaciones para incluir el flujo de materia que cae alrededor del horizonte de eventos del agujero negro, conocido como flujo de acreción.
"Esperamos proporcionar una imagen más coherente de todo el problema", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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