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El disco de acreción alrededor de un agujero negro hace que parezca que el material se está quemando porque la materia gira rápidamente e irradia mucho calor.
Imagínese en una nave espacial, mirando por la ventana un agujero negro. Esperarías que estuviera completamente oscuro, ¿verdad? Después de todo, son famosos por tragarse todo lo que se les acerca, pero aquí está el problema: los agujeros negros a menudo parecen estar en llamas, irradiando intensas cantidades de luz y energía. ¿Cómo sucede esto? En este artículo, exploraremos los fascinantes elementos y procesos que crean esta ardiente ilusión.
Para comprender este fenómeno, debemos empezar por saber qué son los agujeros negros. No son “agujeros” en el sentido tradicional; en cambio, son áreas donde la gravedad es tan poderosa que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Todo lo que se acerca demasiado es atraído y desaparece.
Los agujeros negros vienen en varios tamaños. Los agujeros negros de masa estelar, que se forman a partir de restos de estrellas masivas, son relativamente pequeños. Pueden tener temperaturas equivalentes a unos pocos millones de grados, lo que les hace parecer brasas cósmicas.
Por otro lado, los agujeros negros supermasivos, que pueden tener millones o miles de millones de veces la masa de nuestro Sol, son los gigantes del cosmos. Cuando se alimentan de la materia circundante, se convierten en cuásares luminosos que irradian inmensas cantidades de energía. Los discos de acreción alrededor de los agujeros negros supermasivos son como los corazones ardientes de las galaxias y brillan intensamente. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la luz proviene del disco de acreción que se encuentra fuera de él, no del agujero negro en sí.
Disco de acreción
Ahora bien, aquí es donde entra en juego la parte ardiente. Cuando las estrellas, los planetas o cualquier otra forma de materia se acercan demasiado a un agujero negro, forman lo que se llama un «disco de acreción». Esto es como un atasco cósmico sobrecalentado y arremolinado alrededor del agujero negro.
Agujero negro acumulando materia de una estrella cercana (Créditos: Blue bee/Shutterstock)
A medida que la materia del disco de acreción se acerca al agujero negro, se calienta increíblemente, se calienta y emite energía. Este intenso calor genera rayos X brillantes, luz ultravioleta e incluso luz visible. Por lo tanto, el ardiente espectáculo que rodea a los agujeros negros en realidad proviene de este disco giratorio, no del agujero negro en sí.
A medida que este material se acerca cada vez más al agujero negro, alcanza velocidades y temperaturas increíbles, más calientes que la superficie del Sol. Esta esfera de fuego emite un brillo brillante, lo que hace que parezca que el agujero negro está en llamas.
El horizonte de sucesos
En el centro de este anillo de fuego se encuentra el propio agujero negro, rodeado por su horizonte de sucesos. Este es el punto final sin retorno, donde cualquier cosa que cruce será inevitablemente arrastrada hacia el agujero negro. Es la línea que define el universo visible y las profundidades ocultas de un agujero negro.
Estructura de un agujero negro
El horizonte de sucesos sirve como una barrera infranqueable, ocultando las inmensas fuerzas gravitacionales y cualquier suceso extraño que aguarde en su interior. Cuando algo cruza esta línea, ya sea una estrella o incluso un punto de luz, queda atrapado para siempre dentro del agujero negro. Por eso los agujeros negros parecen oscuros cuando los miramos desde fuera. Todo lo que pase más allá del horizonte de sucesos no puede regresar ni emitir ningún tipo de luz.
Esfera de fotones
Una mirada más cercana a un agujero negro revela finos anillos de luz hacia el borde de la sombra del horizonte de sucesos, conocida como esfera de fotones. Estos anillos brillantes no son fuentes de luz separadas, sino más bien representaciones retorcidas del disco de acreción circundante. Dentro de la esfera de fotones, el flujo del disco de acreción orbita alrededor del agujero negro varias veces antes de liberarse.
Estos anillos de luz, aunque más débiles y distorsionados a medida que se acercan al agujero negro, crean la ilusión de un límite radiante y ardiente alrededor del horizonte de sucesos del agujero negro. La interacción de la luz y la gravedad en esta región intensifica la idea de una capa exterior en llamas.
Chorros de partículas
Cerca del borde interior del disco de acreción ocurre un fenómeno aún más confuso. Parte de la materia que gira en espiral en dirección al agujero negro se redirige repentinamente. Esto da lugar a un par de chorros de partículas que se alejan del agujero negro opuestos a los lados del disco de acreción (vista de canto). ¡Estos chorros incluyen partículas que se mueven a velocidades extremas y emergen con tal fuerza que se acercan a la velocidad de la luz!
Ilustración de chorros de agujeros negros (Créditos: mihmihmal/Shutterstock)
Los astrónomos todavía están intentando comprender los mecanismos detrás de estos chorros de partículas, pero ofrecen otro elemento más de la ilusión de un agujero negro en llamas. En el caso de los agujeros negros con una masa de más de mil millones de veces la del Sol, que residen en los centros galácticos, estos chorros pueden extenderse a grandes distancias, alcanzando cientos o incluso miles de años luz. Cuando estos chorros se alinean con nuestro ángulo de visión, el haz Doppler amplifica el brillo del chorro que apunta hacia nosotros, lo que nuevamente hace que parezca como si se tratara de chorros de fuego.
Radiación de Hawking
Ahora, aquí viene la parte alucinante… ¡los agujeros negros no sólo consumen! También emiten algo llamado «radiación de Hawking». Esta radiación es el resultado de efectos cuánticos cerca del horizonte de sucesos. Según el físico Stephen Hawking, las partículas y antipartículas aparecen cerca del horizonte de sucesos. Una partícula es arrastrada hacia el agujero negro, mientras que la otra escapa al espacio. Esta partícula que se escapa se convierte en radiación de Hawking, lo que hace que el agujero negro pierda masa con el tiempo.
Al final, la apariencia ardiente de los agujeros negros es una paradoja fascinante. Consumen todo lo que encuentran a su paso, pero también producen cantidades asombrosas de luz y calor. Esta dualidad nos recuerda que el universo está lleno de sorpresas y los agujeros negros no son una excepción.
Entonces, cuando mires el cielo nocturno y reflexiones sobre las maravillas del cosmos, recuerda que incluso los rincones más oscuros del espacio pueden sorprendernos con su luminosa belleza. Los agujeros negros pueden devorarlo todo, pero también tienen un lado ardiente que mantiene cautivados a los astrónomos y observadores de estrellas con su danza celestial.
Referencias (haga clic para ampliar)
- Los cortafuegos de los agujeros negros podrían ser demasiado tibios para quemarse.
- Anatomía | Agujeros negros.
- ¿Cómo se ve un agujero negro? | Brandeis AHORA.
