¿Existe un límite en la cantidad de sustancia que un agujero negro puede atraer dentro?

Los agujeros negros pueden comer otros objetos, incluidos otros agujeros negros, para que puedan crecer. Creemos que al principio del Universo, cuando las galaxias se estaban formando, la materia que se acumula en el centro de la galaxia puede colapsar para formar un agujero negro muy masivo. A medida que cae más materia, el agujero la consume con avidez y crece. Eventualmente obtienes un agujero negro supermasivo, uno con millones o incluso miles de millones de veces la masa del Sol.

Sin embargo, recuerde que a medida que la materia cae puede calentarse. Puede hacer tanto calor que la presión de la luz misma puede expulsar el material que está más lejos, un poco como el viento solar pero a una escala mucho mayor. La fuerza del viento depende de muchas cosas, incluida la masa del agujero negro; cuanto más pesado es el agujero, más ventoso es el viento. Este viento evita que caiga más materia, por lo que actúa como una válvula de cierre para el agujero cada vez más circunferencial.

No solo eso, sino que con el tiempo el gas y el polvo alrededor del agujero negro se convierten en estrellas. El gas puede caer en un agujero negro más fácilmente que las estrellas (si las nubes de gas chocan de frente, su movimiento en relación con el agujero negro puede detenerse, lo que les permite caer; las estrellas son demasiado pequeñas y están demasiado separadas para que esto suceda). Finalmente, el agujero negro deja de consumir materia porque nada más está cayendo en él. Deja de crecer, la galaxia se estabiliza y todos están felices.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Yale expuso evidencia para un lado u otro, con resultados contradictorios.

Su investigación indicó que después de un cierto período, el crecimiento de los agujeros negros más masivos comienza a detenerse, y finalmente se “apagan”. En realidad, podría ser más preciso decir que se autodestruyen. No importa la época, una vez que los agujeros negros adquieren la masa de unos diez mil millones de soles, ya no parecen crecer. La razón de esto puede estar en la cantidad no cuantificable de energía que irradian. Eventualmente se vuelven tan grandes y fuertes que se comen su fuente de alimento (como el gas y el polvo que rodean el horizonte de eventos o se acumulan en el disco de acreción).

Esto suena razonable hasta que consideres el hecho de que los astrónomos se han dado cuenta de que los agujeros negros ultramasivos son MUCHO más grandes de lo que originalmente esperábamos, lo que podría significar que no hay un límite superior. Es posible que los agujeros negros nunca dejen de crecer

Los agujeros negros supermasivos realistas no parecen estar creciendo más que una masa de 50 mil millones de masas solares. Cuando un agujero negro supermasivo adquiere una masa cercana a esta cantidad, no quedará suficiente gas cerca del agujero negro para que se consuma como parte de un disco de acreción, por lo que el anillo de gas se desmorona en forma de estrellas.

En principio, los agujeros negros supermasivos podrían crecer por fusiones galácticas, pero hasta la fecha no se han encontrado tales agujeros negros. Se cree que las fusiones galácticas solían ser menos raras y contribuían a que los agujeros negros supermasivos más grandes acumularan las altas cantidades de masa que vemos hoy en día, pero de alguna manera no se han encontrado agujeros negros supermasivos con una masa de alrededor de 50 mil millones de masas solares. Esto significa que estos eventos son increíblemente raros, lo cual debería ser un hecho dado que la mayoría de los agujeros negros se apagan a medida que se acercan a esta masa, y es probable que no haya pasado suficiente tiempo para que se produzcan fusiones galácticas de suficiente masa para que podamos ver 50 mil millones de agujeros negros de masa solar. El agujero negro más masivo que se ha identificado hasta ahora es S5 0014 + 81 con una masa de 40 mil millones de masas solares, aunque esto incluso puede ser una sobreestimación.

Andrew King identificó recientemente un límite teórico en un artículo titulado “¿Qué tan grande puede crecer un agujero negro?”. Aparentemente, mientras que el límite de la masa de los agujeros negros es de 50 mil millones de masas solares a través del mecanismo de disco de acreción ordinario, un agujero negro giratorio de máxima programación aparentemente puede adquirir una masa de un límite teórico de 270 mil millones de masas solares. La luminosidad de los núcleos galácticos activos parece corresponder muy bien con este límite de 50 mil millones de masas solares, aunque de nuevo, estas son buenas estimaciones para la masa máxima teórica que un agujero negro puede crecer a través de los mecanismos ordinarios, pero como el documento afirma explícitamente, los agujeros negros podría crecer en principio a través de fusiones galácticas.

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