Agujeros negros ¿Qué tan cerca podemos estar de uno?.

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Cuando un objeto pasa cerca de agujeros negros, la fuerza de gravedad lo atraerá hasta su interior, emitiendo unos últimos haces de luz anteriormente de ser encerrados para continuamente. Sin correr ese peligro ¿Qué tan cerca podemos estar?

A pesar de que estos haces de luz están muy lejos como para ser detectados directamente, los astrónomos han diseñado una nueva técnica que podría captarlos. Un procedimiento que probaría todo el conocimiento que se tiene sobre de la gravedad en los entornos más lejanos del Universo.

Así, analizarán las propiedades específicas de esos haces de luz para comprender cuál es la separación más proxima que se puede estar en un agujero negro sin ser absorbido. Esta area se llama «órbita circular más estable», además conocida como ISCO.

El horizonte de los agujeros negros

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Hay un línea de horizonte que divide la zona segura y peligrosa de los agujeros negros. Crédito: Victor el Paio/Wikipedia Commons

Hay un «horizonte» que divide la zona segura con la peligrosa cuando se trata de un agujero negro. Una vez se cruza esa línea, todo, incluyendo la luz, es a absorbido.

Pero fuera de ese horizonte, todo está «bien». Los agujeros negros tienen cierta masa; varios tienen una masa parecido a la del Sol, diferentes son verdaderos monstruos que superan miles de veces la masa de la estrella.

A pesar de ello, un agujero negro es como cualquier otro objeto con una masa idéntica. La gravedad y la órbita siguen siendo iguales. Inclusive, hay demasiados objetos orbitando alrededor de los agujeros negros.

Pero cuando estos quedan atrapados por su gravedad empieza un viaje sin retorno. Mientras el material se precipita en su interior, se comprime en una banda delgada o un «disco de acreción».

Ese disco continuará girando con calor, fricción, fuerzas magnéticas y eléctricas que lo energizan. Esto es lo que provoca que emita esa intensa luz anteriormente de desaparecer.

En los agujeros negros masivos, este disco brilla incluso más fuerte y se les conoce de otra forma: núcleos galácticos activos, o AGN. Y son capaces de, inclusive, eclipsar a millones de galaxias.

De no ser porque los trozos de componentes se frotan ente sí, creando una fricción que les drena la energía rotacional, estos podrían seguir orbitando alrededor de los agujeros negros. Como si se tratasen de mundos orbitando alrededor de una estrella.

Una llamada de socorro

Órbita circular más estable. Crédito: Gerd Altmann/Pixabay

El ISCO es una predicción hecha en base a la hipotesis general de la relatividad de Einstein. Misma hipotesis que predijo la existencia de los agujeros negros.

A pesar del éxito de la relatividad general en la predicción y explicación de sucesos en todo el cosmos, y nuestro conocimiento seguro de que los agujeros negros son autenticos, jamás hemos podido verificar la existencia de la ISCO y si se ajusta a los pronosticos de la relatividad general.

Pero el gas que cae en los agujeros negros puede proporcionarnos una forma de verificar esa existencia.

Un equipo de astrónomos publicó hace poco un artículo en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, que además se cargó a arXiv, describiendo cómo aprovechar esa luz moribunda para investigar la ISCO.

Su técnica se basa en un truco astronómico conocido como mapeo de reverberación, que aprovecha el hecho de que distintas regiones alrededor del agujero negro se iluminan de distintas maneras.

Captando la luz

La luz que emiten los rayos X podrían ser el camino para descifrar la existencia del ISCO. Crédito: publicdomainpictures.net

Cuando el gas fluye desde el disco de acreción, pasa el ISCO y entra en el agujero negro. Este se calienta tanto que emite una amplia franja de radiación de rayos X de alta energía.

Esa luz de rayos X brilla en todas las direcciones lejos del agujero negro. Podemos observar esta emisión desde la Tierra, pero los detalles de la estructura del disco de acreción se pierden.

Esa misma luz de rayos X además ilumina regiones fuera del disco de acreción, regiones dominadas por grupos de gas frío.

El gas frío se energiza por los rayos X y comienza a emitir su propia luz, en un proceso llamado fluorescencia. igualmente podemos detectar esta emisión, por separado del brillo de rayos X que emana de las regiones más cercanas al agujero negro.

A la luz le lleva tiempo salir del ISCO y la parte externa del disco de acreción hacia el gas frío. Si observamos atentamente, podemos observar al comienzo las regiones centrales, seguidas reducidamente por la luz de «reflejo» de las capas fuera del ISCO y el disco de acreción inmediatamente circundante.

El tiempo y la información de esta luz reflejada dependen demasiado de la estructura que tenga el disco de acreción. Esto es lo que los astrónomos han usado para conseguir valorar la masa de los agujeros negros.

La aplicación de simuladores avanzados para este nuevo ensayo sirve para ver cómo el movimiento de gas en el interior del ISCO muere el gas una vez cae en el agujero negro y emite rayos X, tanto cerca como en el exterior.

Hoy en dia, la ciencia no tiene la capacidad de medir el gas «condenado», en cambio, admiten que la cercana generación de telescopios de rayos X podría ser capaz de confirmar la existencia del ISCO y ver si, verdaderamente, hay un lugar próximo a los agujeros negros que sea seguro.

Este ensayo investigador fue publicado en arXiv

Fuente

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