¿Cómo puede la luz de un cuásar escapar de la inmensa atracción gravitacional del agujero negro supermasivo?

Los agujeros negros, particularmente los cuásares, que son probablemente los agujeros negros supermasivos de las galaxias jóvenes, pueden ser increíblemente enérgicos. A medida que la materia que cae se separa en sus partículas constituyentes alrededor del horizonte de eventos de un agujero negro, el diez por ciento o más de la masa de la materia se puede convertir en energía. Esto es fenomenal teniendo en cuenta que las reacciones en el Sol y las bombas termonucleares solo convierten el 0.7 por ciento de la masa de los átomos en reacción en energía.

La clave de la pregunta, ¿cómo escapa la luz ?, es que todo el material del polvo, el gas y las estrellas que caen separadas por las fuerzas de marea del agujero negro forman un disco de acreción fuera del horizonte de eventos del agujero negro. Es raro que las cosas en el espacio se acerquen entre sí directamente, por lo que la materia termina girando en espiral alrededor del agujero negro como el agua girando en un desagüe. Hay una gran acumulación de cosas en el disco de acreción, todo se acerca a la velocidad de la luz.

A medida que el asunto gira, se hace trizas. La fricción de todas las partículas que se mueven unas contra otras provoca una conversión de masa-energía de diez por ciento o más. La energía se libera como fotones. Como ya están fuera del horizonte de eventos del agujero negro, por definición pueden escapar. El horizonte de eventos es el punto en el que la velocidad de escape de un agujero negro alcanza la velocidad de la luz. Por lo general, hay corrientes de radiación y materia expulsada como chorros desde los polos norte y sur del disco de acreción del agujero negro.

Todo este espectáculo es lo que llamamos un cuásar.

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La luz de un cuásar no se escapa del interior del horizonte de eventos, sino del exterior, para ser precisos del disco de acreción que rodea el agujero negro supermasivo. A medida que el gas en el disco de acreción cae hacia el agujero negro, se libera energía en forma de radiación electromagnética. Esto incluye radio, infrarrojo, visible, ultravioleta y radiación de rayos X.

Impresión artística de un cuásar. Fuente. Crédito: ESO / M. Kornmesser

Rolls Martin

No lo hace. Un cuásar (según la teoría) es alimentado por un agujero negro supermasivo. A medida que la materia se acerca, sufre muchos cambios energéticos bajo la influencia de la gravedad. Trozos de materia se separan por marea, su movimiento natural se deforma en una espiral. Se encuentra con otra materia en forma de un disco de acreción, que se calienta tanto que puede emitir rayos gamma (!). Esto es lo que vemos en todo el universo. Pero el agujero en sí es negro.

Rolls Martin

No puede! Sin embargo, mientras que el agujero negro supermasivo es lo que impulsa el cuásar, el material que vemos lo rodea fuera del horizonte de eventos . Nuestro planeta Tierra orbita alrededor del Sol debido a su gravedad, sin embargo, el Sol no nos traga (bueno, todavía no, de todos modos). De hecho, la mayoría del material que cae hacia un agujero negro de cualquier tamaño realmente se pierde y se expulsa a lo largo del eje de giro como un par de chorros muy impresionantes.

Christoph Müller

Agujero negro supermasivo o no, la luz sigue la curvatura del espacio. Fuera del horizonte de eventos, la luz puede escapar de un agujero negro, dentro no puede. En ese sentido, un agujero negro supermasivo tiene las mismas propiedades en el horizonte de eventos que un agujero negro pequeño, es solo que el radio de Schwarzschild es más grande.

Rolls Martin

Es porque no pasaron el horizonte de eventos. La trayectoria cambió, pero la luz no pasó el punto de no retorno. Si lo hicieran, estarían violando las leyes de la física.

Christoph Müller

Ok, entonces, ¿qué crees que es el agujero negro? ¿La esfera negra gigante que se come todo? No, ese es el horizonte de eventos y el agujero negro está en el costado. El horizonte de eventos es el punto de no retorno, donde la gravedad es demasiado fuerte para que la luz escape. De ahí no proviene la luz. Proviene de la colisión de gas y otras partículas que crean grandes cantidades de radiación mientras orbitan y caen en el agujero negro.

Piotr Jakuc

Si no puede, nada puede escapar de un agujero negro. Básicamente, si la luz pasa el horizonte de eventos, entonces no hay vuelta atrás. Este es el punto donde nada puede regresar

En un quásar, la luz se aleja del agujero negro. Algo de luz entra en el agujero negro.

Rolls Martin

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