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El disco de acreción alrededor de un agujero negro hace que parezca que el material está ardiendo porque la materia gira rápidamente e irradia mucho calor.
Imagínese en una nave espacial, mirando por la ventana a un agujero negro. Esperarías que esté completamente oscuro, ¿verdad? Después de todo, son famosos por tragar todo lo que se acerca a ellos, pero aquí está la captura: los agujeros negros a menudo parecen estar en llamas, irradiando cantidades intensas de luz y energía. ¿Cómo sucede esto? En este artículo, exploraremos los fascinantes elementos y procesos que crean esta ilusión ardiente.
Para comprender este fenómeno, debemos comenzar con lo que 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. Cualquier cosa que se acerque demasiado y desaparezca.
Los agujeros negros vienen en varios tamaños. Los agujeros negros de masa estelar, que se forman a partir de los restos de estrellas masivas, son relativamente pequeños. Pueden tener temperaturas equivalentes a solo unos pocos millones de grados, lo que hace que parezcan brasas cósmicas.
Por otro lado, los agujeros negros supermasivos, que pueden ser 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 quásares luminosos, irradiando inmensas cantidades de energía. Los discos de acumulación alrededor de agujeros negros supermasivos son como los corazones ardientes de las galaxias, brillando brillantemente. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la luz proviene del disco de acreción fuera de él, no del agujero negro en sí.
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Disco de acreción
Ahora, aquí es donde entra 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 de tráfico cósmico rematado y sobrecalentado alrededor del agujero negro.
Black Hole Acceting Matter de una estrella cercana (créditos: Blue Bee/Shutterstock)
A medida que la materia en el disco de acreción se acerca al agujero negro, se hace increíblemente caliente, calentando y emitiendo energía. Este calor intenso genera rayos X brillantes, luz ultravioleta e incluso luz visible. Por lo tanto, el espectáculo ardiente alrededor de 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 ardiente esfera emite un brillo brillante, haciendo que parezca que el agujero negro está en llamas.
El horizonte del evento
En el centro de este anillo de fuego se encuentra el agujero negro, rodeado por su horizonte de eventos. Este es el punto final de No Return, donde cualquier cosa que cruce inevitablemente será metida en el agujero negro. Es la línea definitoria entre el universo visible y las profundidades ocultas de un agujero negro.
Estructura de un agujero negro
El Horizon del evento sirve como una barrera intransitable, ocultando las inmensas fuerzas gravitacionales y cualquier lugar extraño que esperen por dentro. Cuando algo cruza esta línea, ya sea una estrella o incluso una mota de luz, está atrapada para siempre dentro del agujero negro. Es por eso que los agujeros negros parecen oscuros cuando los miramos desde el exterior. Cualquier cosa que pase por el Horizon del evento no puede volver, ni puede emitir ninguna forma de luz.
Esfera de fotón
Una mirada más cercana a un agujero negro revela fina anillos de luz hacia el borde de la sombra del horizonte del evento, conocido como la esfera del fotón. Estos anillos brillantes no son fuentes de luz separadas, sino representaciones retorcidas del disco de acreción circundante. Dentro de la esfera del fotón, el flujo desde el disco de acreción órbita alrededor del agujero negro varias veces antes de liberarse.
Estos anillos de luz, aunque más débiles y más distorsionados a medida que se acercan al agujero negro, crean la ilusión de un límite radiante y ardiente alrededor del horizonte del evento del agujero negro. La interacción de la luz y la gravedad en esta región intensifica la idea de una capa externa ardiente.
Chorros de partículas
Cerca del borde interno del disco de acreción, se produce un fenómeno aún más confuso. Parte de la materia en espiral en la dirección del agujero negro se redirige repentinamente. Esto da lugar a un par de chorros de partículas que se alejan del agujero negro opuesto a los lados del disco de acumulación (vista de borde). ¡Estos jets incluyen partículas que se mueven a velocidades extremas y emergen con tanta fuerza que se acercan a la velocidad de la luz!
Ilustración de Black Hole Jets (Créditos: Mihmihmal/Shutterstock)
Los astrónomos todavía están tratando de comprender los mecanismos detrás de estos chorros de partículas, pero ofrecen otro elemento de la ilusión de un agujero negro ardiente. En el caso de los agujeros negros con una masa durante mil millones de veces el Sol, que residen en los Centros Galácticos, estos chorros pueden extenderse por vastas distancias, llegando a cientos de incluso miles de años luz. Cuando estos aviones se alinean con nuestro ángulo de visión, el radiante doppler amplifica el brillo del chorro apuntando hacia nosotros, lo que nuevamente hace que parezca que estos son chorros de fuego.
Radiación de Hawking
Ahora, aquí está la parte alucinante … ¡los agujeros negros no solo consumen! También emiten algo llamado «Radiación de Hawking». Esta radiación es el resultado de efectos cuánticos cerca del horizonte del evento. Según el físico Stephen Hawking, las partículas y las antipartículas surgen cerca del horizonte del evento. Una partícula se tira al agujero negro, mientras que la otra se escapa al espacio. Esta partícula que escapó se convierte en radiación de vendedor, 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 a su camino, pero también producen cantidades impresionantes de luz y calor. Esta dualidad nos recuerda que el universo está lleno de sorpresas, y los agujeros negros no son la excepción.
Entonces, cuando miras el cielo nocturno y reflexionas sobre las maravillas del cosmos, recuerda que incluso los rincones más oscuros del espacio pueden sorprendernos con su belleza luminosa. Los agujeros negros pueden devorar a todos, pero también tienen un lado ardiente que mantiene a los astrónomos y los pájaros de estrellas cautivados por su danza celestial.
Referencias (haga clic para expandir)
- Los firewalls de los agujeros negros podrían ser demasiado tibios para arder.
- Anatomía | Agujeros negros.
- ¿Cómo se ve un agujero negro? | Brandeisnow.