Se sabe que los agujeros negros gigantes en los centros de galaxias como nuestra Vía Láctea ocasionalmente devoran estrellas cercanas.
Esto conduce a un proceso dramático y complejo a medida que la estrella se precipita hacia el agujero negro supermasivo. espaguetificado y destrozados. Los fuegos artificiales resultantes se conocen como fenómeno de disrupción de mareas.
En un Nuevo estudio publicado hoy en Las cartas de la revista astrofísicaHemos producido las simulaciones más detalladas hasta la fecha de cómo evoluciona este proceso a lo largo de un año.
Un agujero negro destrozando un sol
El astrónomo estadounidense Jack G. Hills y el astrónomo británico Martin Rees fueron los primeros en teorizar sobre los eventos de disrupción de mareas en las décadas de 1970 y 1980. La teoría de Rees predijo que la mitad de los restos de la estrella permanecerían ligados al agujero negro, colisionando consigo mismo para formar un remolino de materia caliente y luminoso conocido como disco de acreciónEl disco estaría tan caliente que debería irradiar una gran cantidad de rayos X.
Pero para sorpresa de todos, la mayoría de los más de 100 eventos candidatos a disrupción de marea descubiertos hasta la fecha brillan principalmente en longitudes de onda visibles, no en rayos X. Las temperaturas observadas en los escombros son de apenas 10.000 grados Celsius. Eso es como la superficie de un estrella moderadamente cálidano los millones de grados que se esperan del gas caliente alrededor de un agujero negro supermasivo.
Aún más extraño es el tamaño inferido del material brillante alrededor del agujero negro: varias veces más grande que nuestro Sistema Solar y expandiéndose rápidamente lejos del agujero negro a un pequeño porcentaje de la velocidad de la luz.
Dado que incluso un agujero negro de un millón de masas solares es apenas un poco más grande que nuestro Sol, el enorme tamaño de la bola brillante de material inferido a partir de las observaciones fue una sorpresa total.
Aunque los astrofísicos han especulado que el agujero negro debe haber quedado de algún modo sofocado por el material durante la ruptura para explicar la falta de emisiones de rayos X, hasta la fecha, nadie ha podido demostrar cómo ocurrió esto realmente. Aquí es donde entran en juego nuestras simulaciones.
Un sorbo y un eructo
Los agujeros negros comen desordenadamente, como un niño de cinco años con un plato de espaguetis. Una estrella comienza siendo un cuerpo compacto, pero se convierte en un espagueti: se estira hasta convertirse en una hebra larga y delgada debido a las mareas extremas del agujero negro.
A medida que la mitad de la materia de la estrella ahora destrozada es absorbida por el agujero negro, solo el 1% es realmente absorbido. El resto termina siendo expulsado del agujero negro en una especie de “eructo” cósmico.
Simular fenómenos de disrupción de mareas con un ordenador es difícil. Las leyes de la gravedad de Newton no funcionan cerca de un agujero negro supermasivo, por lo que hay que incluir todos los efectos extraños y maravillosos de la teoría general de la relatividad de Einstein.
Pero el trabajo duro es para lo que están los estudiantes de doctorado. Nuestro reciente graduado, David Liptai, desarrolló un nuevo método de simulación al estilo de Einstein, que permitió al equipo experimentar lanzando estrellas desprevenidas en la dirección general del agujero negro más cercano. Incluso se puede Hazlo tú mismo.
Espaguetificación en acción, un primer plano de la mitad de la estrella que regresa al agujero negro.
Las simulaciones resultantes, que se ven en los videos aquí, son las primeras en mostrar eventos de alteración de las mareas desde el sorbo hasta el eructo.
Siguen la espaguetificación de la estrella hasta que los restos caen sobre el agujero negro y luego se aproximan hasta convertir la corriente en algo parecido a una manguera de jardín que se retuerce. La simulación dura más de un año después de la caída inicial.
Se tardó más de un año en ejecutar uno de Las supercomputadoras más potentes de AustraliaLa versión ampliada es la siguiente:
Vista ampliada que muestra los restos de una estrella que en su mayoría no caen al agujero negro y, en cambio, son arrastrados en un flujo de salida en expansión.
¿Qué descubrimos?
Para nuestra gran sorpresa, descubrimos que el 1% de material que cae en el agujero negro genera tanto calor que genera un chorro de aire extremadamente potente y casi esférico (un poco como aquella vez que comiste demasiado curry, y por la misma razón).
El agujero negro Simplemente no puedo tragar tantoasí que lo que no puede tragar sofoca el motor central y sale volando constantemente.
Cuando se observan como lo harían nuestros telescopios, las simulaciones explican muchas cosas. Resulta que los investigadores anteriores Tenían razón sobre la asfixia.Se ve así:
La misma espaguetificación que se ve en las otras películas, pero como se vería con un telescopio óptico (si tuviéramos uno lo suficientemente bueno). Parece una burbuja hirviendo. La hemos llamado la “envoltura de Eddington”.
Las nuevas simulaciones revelan por qué los fenómenos de disrupción de mareas realmente parecen una estrella del tamaño del sistema solar que se expande a un pequeño porcentaje de la velocidad de la luz, alimentada por un agujero negro en su interior. De hecho, incluso se podría decir que es una “Sol y agujero negro“.
Este artículo fue publicado originalmente en La conversación por Daniel Price en el Universidad de Monash. Lea el Artículo original aquí.
