¿Los agujeros negros dejan de crecer alrededor de 50 mil millones de masas solares y, de ser así, por qué?

Sí, lo hacen (en su mayoría).

Y es porque los agujeros negros son suicidas .

tl; dr una vez que se atiborran y engordan enormemente, liberan explosivamente energía que evita que caiga más comida. Básicamente, ellos mismos creosota.

¿Como sucedió esto?

Comencemos con el simple hecho de que, para crecer, los agujeros negros deben poder absorber el material.

Ahora eso no debería ser difícil, ¿verdad? Es un agujero negro! ¡Es una mierda todo!

Resulta que no es tan fácil.

Los agujeros negros son extremadamente pequeños en tamaño en relación con la galaxia. Esto significa que las cosas que caen tienen que apuntar de manera increíblemente precisa para poder alcanzar el agujero negro.

En términos físicos: la materia tiene que perder mucha energía y momento angular para caer en un agujero negro.

Si recuerdas, estas son dos cantidades que se conservan fundamentalmente en la naturaleza. Entonces esto lo hace complicado.

Ahora, si el material es gas frío, esto es menos duro, porque dicho gas es disipativo . Puede perder energía al emitir radiación. Puede perder impulso angular a través de la viscosidad (intente revolver la miel en un frasco; la viscosidad elimina inmediatamente cualquier momento angular que agregue).

Pero, ¿y si el gas está caliente?

Entonces no es tan fácil. El gas caliente zumba alrededor del agujero negro, provocándolo, pero nunca llegando al alcance del agujero negro para tragarlo. Del mismo modo, las estrellas giran alrededor, pero también rara vez impactan directamente el agujero negro.

OK … ahora de vuelta a los agujeros negros en las galaxias. Resulta que las galaxias con agujeros negros por encima de unos pocos miles de millones de masas solares generalmente se ven así:

La galaxia es el pequeño punto blanco en el centro, y el agujero negro está muy abajo en el centro de eso. El halo púrpura que rodea la galaxia es gas de rayos X caliente, a temperaturas de decenas de millones de Kelvin.

El punto es que los agujeros negros masivos viven en galaxias elípticas que están rodeadas de gas caliente.

Este gas está demasiado caliente para caer en el agujero negro. Los agujeros negros no pueden crecer en galaxias con solo gas caliente.

Entonces, una vez que una galaxia se ve así, el agujero negro ya no puede darse un festín y ya no puede crecer.

Ahora … dije “suicida” al principio. ¿Por qué?

¡Porque el agujero negro en sí mismo es responsable de mantener caliente este gas!

Si el agujero negro es lo suficientemente masivo, con un poco de acreción, puede liberar una tonelada de energía. Vemos esto como chorros relativistas de material que fluye desde el centro. Se cree que estos chorros son responsables de mantener caliente todo el gas caliente circundante.

Puedes leer más sobre esto en la respuesta de Romeel Davé a ¿Cuáles son algunas cosas generalmente desconocidas sobre los agujeros negros?

Por lo tanto, al final, la energía liberada por los agujeros negros resulta en su propia inanición.

Ahora dije “sobre todo” al principio porque, después de todo, para liberar esta energía, tiene que aumentar un poco, lo que causa un pequeño crecimiento. Pero esto da como resultado un aumento de masa insignificantemente pequeño en comparación con lo que ya tiene.

Tenga en cuenta que todo esto es cierto para los agujeros negros por encima de mil millones de masas solares más o menos. El agujero negro de nuestra Vía Láctea es pequeño en comparación, solo 4 millones de masas solares. No es lo suficientemente masivo como para suicidarse … todavía.

Sin embargo, una vez que nos unamos con la galaxia de Andrómeda, crecerá rápidamente y entrará en el régimen de Creosota.

Los agujeros negros pueden crecer indefinidamente. Sin embargo, hay un límite de 50 mil millones de M☉ en el que los agujeros negros supermasivos dejarán de crecer a través del método de acreción convencional.

Por lo general, un agujero negro aumentará de tamaño al acumular materia, pero para los agujeros negros supermasivos, generalmente antes de 50 mil millones de M☉, no hay más materia cerca. La única forma de que un agujero negro supermasivo gane más masa en ese punto es a través de fusiones galácticas, donde finalmente se fusionan los agujeros negros supermasivos de ambas galaxias.

Aunque la mayoría de los agujeros negros supermasivos habrán casi despejado su entorno, no ha pasado suficiente tiempo para que los agujeros negros supermasivos superen los 50 mil millones de M☉ a través de fusiones. El agujero negro más grande encontrado hasta ahora es el agujero negro supermasivo en S5 0014 + 81, que se estima en 40 mil millones de M☉ [1], aunque esto puede ser una sobreestimación.

Notas al pie

[1] [0912.0001] Persiguiendo los agujeros negros más pesados ​​de los núcleos galácticos activos inyectados

Los agujeros negros tendrían un disco de acreción rodeándolos. Estos discos contienen una gran masa de partículas de gas que giran en espiral alrededor del agujero negro y alimentan la materia, pero estos discos de acreción son altamente inestables y las partículas están bajo una enorme fricción al chocar entre sí. Entonces, tienen la tendencia a colapsar en estrellas.

Ahora la cifra de 50 mil millones de masas solares es un cálculo teórico realizado por astrofísicos, en el cual el agujero negro no tendrá un disco de acreción a su alrededor. Como el combustible para el agujero negro ya no existe, no puede crecer más.

Pero los agujeros negros súper masivos aún pueden fusionarse con otros agujeros negros si sus trayectorias chocan. Se cree que la observación reciente de ondas gravitacionales se originó a partir de dicha fusión. Estos son cálculos teóricos y no se han verificado. el agujero pierde su disco de acreción, no es posible para nosotros observar el agujero negro ya que no habrá ninguna luminosidad.

También es interesante notar que un agujero negro no puede permanecer igual para siempre. Cada agujero negro pierde masa en forma de radiación conocida como radiación de halcón debido a los efectos cuánticos y esto se ha demostrado de manera concluyente a través de varias observaciones.

No. Se cree que los agujeros negros en los centros de las galaxias tienen masas millones o miles de millones de veces las del Sol.

El corazón oscuro de la Vía Láctea

More Interesting

Si la deformación de deformación fuera real, ¿cómo evitaría meteoritos u otros objetos grandes?

¿Por qué no podemos ver las estructuras en el centro de nuestra galaxia con telescopios ópticos?

Ya que el sol es una estrella moribunda, ¿eventualmente explotará?

¿Cuándo se actualizó la descripción del desplazamiento al rojo cosmológico?

¿Cuál es el tamaño de un pequeño agujero negro?

La luz de las estrellas que vemos fue emitida por ellos hace miles de años. Entonces, ¿existen hoy? ¿Significa que estamos viendo el PASADO?

¿Cuáles son algunos de los eventos astronómicos más raros y más predecibles?

¿Qué efecto se observaría en la Tierra si la galaxia de Andrómeda se convirtiera en supernova?

Si pudieras crear un agujero de gusano para viajar a través del espacio, ¿cuáles serían los límites del alcance y la velocidad de viaje?

El universo se está expandiendo, la Vía Láctea está girando, nuestro sistema solar se mueve hacia arriba y hacia abajo dentro de él y nuestro planeta está en órbita alrededor de su estrella. ¿Alguna vez la Tierra pasa sobre un lugar en el espacio que ha sido antes?

¿Es posible que otros grupos galácticos, siendo el nuestro el grupo local, puedan mantener la vida? Y si es así, ¿qué tipo de entidades sensibles existirían?

¿Qué es la teoría de la estrella binaria Nemesis?

¿Cuánto tiempo tendríamos si el sol se quedara sin combustible?

¿Cuáles son los descubrimientos más destacados en el campo de la astrofísica y el espacio exterior?

¿Qué es un agujero negro y cómo emerge?