Los agujeros negros no son lo que comen. La relatividad general de Einstein predice que no importa lo que consuma un agujero negro, sus propiedades externas dependen solo de su masa, rotación y carga eléctrica. Todos los demás detalles sobre su dieta desaparecen. Los astrofísicos llaman caprichosamente a estola conjetura sin pelo los agujeros negros, dicen, "no tienen pelo"
Sin embargo, existe una amenaza potencialmente peluda para la conjetura. Los agujeros negros pueden nacer con un campo magnético fuerte u obtener uno masticando material magnetizado. Dicho campo debe desaparecer rápidamente para que se mantenga la conjetura sin pelo.los agujeros negros no existen de forma aislada. Pueden estar rodeados de plasma, un gas tan energizado que los electrones se han desprendido de sus átomos, que puede sostener el campo magnético, refutando potencialmente la conjetura.
Utilizando simulaciones de supercomputadora de un agujero negro envuelto en plasma, investigadores del Centro de Astrofísica Computacional CCA del Instituto Flatiron en la ciudad de Nueva York, la Universidad de Columbia y la Universidad de Princeton encontraron que la conjetura de la ausencia de cabello es válida. El equipo informa sus hallazgos sobre27 de julio en Cartas de revisión física .
"La conjetura sin pelo es una piedra angular de la relatividad general", dice el coautor del estudio Bart Ripperda, investigador del CCA y becario postdoctoral en Princeton. "Si un agujero negro tiene un campo magnético de larga duración,entonces se viola la conjetura de la ausencia de pelo. Afortunadamente, surgió una solución de la física del plasma que salvó la conjetura de la ausencia de pelo de romperse ".
Las simulaciones del equipo mostraron que las líneas del campo magnético alrededor del agujero negro se rompen y se vuelven a conectar rápidamente, creando bolsas llenas de plasma que se lanzan al espacio o caen en las fauces del agujero negro. Este proceso drena rápidamente el campo magnético y podría explicar las llamaradas que se ven cercaagujeros negros supermasivos, informan los investigadores.
"Los teóricos no pensaron en esto porque generalmente ponen sus agujeros negros en el vacío", dice Ripperda. "Pero en la vida real, a menudo hay plasma, y el plasma puede sostener y traer campos magnéticos. Y eso tiene que encajarcon tu conjetura sin pelo. "
Ripperda fue coautora del estudio con la estudiante graduada de Columbia Ashley Bransgrove y la científica investigadora asociada de CCA Sasha Philippov, quien también es investigadora visitante en Princeton.
Un estudio de 2011 sobre el problema sugirió que la conjetura de la ausencia de cabello estaba en problemas. Sin embargo, ese estudio solo analizó estos sistemas a baja resolución y trató el plasma como un fluido. Sin embargo, el plasma alrededor de un agujero negro es tandiluido que las partículas rara vez se encuentran entre sí, por lo que tratarlo como un fluido es una simplificación excesiva.
En el nuevo estudio, los investigadores realizaron simulaciones de física de plasma de alta resolución con un modelo relativista general del campo magnético de un agujero negro. En total, se necesitaron 10 millones de horas de CPU para realizar todos los cálculos. "No pudimos.han realizado estas simulaciones sin los recursos computacionales del Flatiron Institute ", dice Ripperda.
Las simulaciones resultantes mostraron cómo evoluciona el campo magnético alrededor de un agujero negro. Al principio, el campo se extiende en un arco desde el polo norte del agujero negro hasta su polo sur. Luego, las interacciones dentro del plasma hacen que el campo se expanda hacia afuera. Estola apertura hace que el campo se divida en líneas de campo magnético individuales que irradian hacia afuera desde el agujero negro.
Las líneas de campo se alternan en dirección, ya sea hacia o lejos del horizonte de eventos. Las líneas de campo magnético cercanas se conectan, creando un patrón trenzado de líneas de campo que se unen y se separan. Entre dos de estos puntos de conexión, existe un espacio que se llena de plasma.El plasma es energizado por el campo magnético, lanzándose hacia el espacio o hacia el interior del agujero negro. A medida que el proceso continúa, el campo magnético pierde energía y finalmente se marchita.
Fundamentalmente, el proceso ocurre rápido. Los investigadores encontraron que el agujero negro agota su campo magnético a una tasa del 10 por ciento de la velocidad de la luz. "La reconexión rápida salvó la conjetura de la ausencia de pelo", dice Ripperda.
Los investigadores proponen que el mecanismo que alimenta las erupciones observadas del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia Messier 87 podría explicarse por el proceso de calvicie visto en las simulaciones. Las comparaciones iniciales entre ellos parecen prometedoras, dicen, aunque más robustasSe necesita una evaluación. Si de hecho se alinean, las erupciones energéticas impulsadas por la reconexión magnética en los horizontes de eventos de los agujeros negros pueden ser un fenómeno generalizado.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Fundación Simons . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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