Aunque los agujeros negros sean siempre negros, de vez en cuando emiten algunas ráfagas intensas de luz desde el exterior de su horizonte de sucesos. Hasta ahora, la causa exacta de estas llamaradas era un misterio para la ciencia.
© B. Ripperda et al., AJL, 2022Un detalle de la simulación de un agujero negro
Los científicos saben desde hace tiempo que los agujeros negros tienen potentes campos magnéticos a su alrededor. Normalmente, estos son sólo una parte de una compleja danza de fuerzas, materiales y otros fenómenos que existen alrededor de un agujero negro.
Esa compleja danza ha sido notoriamente difícil de modelar, incluso con superordenadores avanzados, por lo que intentar comprender los detalles de lo que ocurre alrededor de un agujero negro ha resultado excepcionalmente difícil.
Los ordenadores más potentes pueden resolver problemas informáticos difíciles y, gracias a la ley de Moore, eso es exactamente lo que tiene ahora la humanidad.
El Dr. Bart Ripperda, coautor del estudio y becario postdoctoral en el Instituto Flatiron y la Universidad de Princeton, y sus colegas utilizaron tres clusters de supercomputación distintos para producir la imagen más detallada de la física que ocurre fuera del horizonte de sucesos de un agujero negro.
Los campos magnéticos, como es lógico, desempeñaron un papel importante en esa física. Pero lo más importante es que desempeñaron un papel fundamental en el desarrollo de las erupciones. En concreto, las llamaradas se forman cuando los campos magnéticos se separan y vuelven a unirse.
La energía magnética desencadenada por estos procesos sobrecarga los fotones del medio circundante, y algunos de esos fotones son expulsados directamente al horizonte de sucesos del agujero negro, mientras que otros son expulsados al espacio en forma de llamaradas.
© B. Ripperda et al., Astrophysical Journal LettersAgujero negro simulado con líneas de campo magnético que se ven en verde. El lugar en el que se encuentran en patrones específicos es a veces la fuente de una llamarada.
Las simulaciones más precisas del mundo no pueden compensar un modelo incorrecto, por lo que las simulaciones anteriores ignoraban características básicas de las interacciones de los agujeros negros.
Con la alta resolución llegó una mayor comprensión. Las nuevas simulaciones modelaron con precisión cómo funciona el proceso del campo magnético alrededor del horizonte de sucesos.
En primer lugar, el material recogido en el disco de acreción migra hacia los "polos" del agujero negro. Un material cargado que migra de esta manera seguramente afectará a las líneas del campo magnético, que intentan moverse con él.
Parte de ese proceso de movimiento hace que algunas de las líneas de campo magnético se rompan y vuelvan a conectarse potencialmente con otra línea de campo. En algunos casos, se forma una bolsa de material que queda aislada de otras fuerzas externas, pero que acaba saliendo disparada hacia el propio agujero negro o el resto del Universo. De ahí surgen las llamaradas.
Todos esos procesos son difíciles de simular, incluso en un clúster de superordenadores. Sin embargo, la mayoría de las simulaciones se construyen para que se ajusten lo mejor posible a los datos existentes.
La recopilación de datos para probar estas simulaciones está todavía muy lejos. Pero puedes estar seguro de que alguien, en algún lugar, ya está trabajando en ello.
Más información: B. Ripperda, M. Liska, et al., Black Hole Flares: Ejection of Accreted Magnetic Flux through 3D Plasmoid-mediated Reconnection, 2022 January 14, The Astrophysical Journal Letters, Volume 924, Number 2
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