¿Cómo logra un agujero negro expulsar rayos X, al mismo tiempo que absorbe luz y materia? ¿Es la naturaleza de los rayos X o simplemente no sabemos lo suficiente sobre este fenómeno?

Sospecho que estarías pensando que los rayos X tendrían que venir de detrás del horizonte de eventos y que esto es (con razón) imposible. Pero ese es el problema, no lo son. Provienen de la materia en el disco de acreción que gira alrededor del orificio y se comprime y calienta a millones de grados, en cuyo punto irradia rayos X y los irradia con una ferocidad incalculable, suficiente para verse a través de miles de años luz. utilizando telescopios de rayos X (FWIW, este es un punto serio contra el realismo de la película “Interestelar”, en la que les mostró entrar en el disco de acreción de ese agujero negro. No hay forma de que hayan sobrevivido llegando a algún lugar, incluso CERCANO a ese disco, mucho menos “Navegando” como lo hicieron en esa película. El brillo de la superficie del plasma denso que emite a millones de grados en todas las longitudes de onda (pero principalmente rayos X) es obsceno, millones o miles de millones de veces el del Sol. fuera del horizonte, por lo que un fotón emitido aquí puede escapar al infinito. Puede sufrir un cambio de color rojo, pero a menos que esté muy cerca, seguirá siendo una radiografía.

Solo como ejemplo: si el gas tiene una temperatura de 10,000,000 K, entonces, según la ley de desplazamiento de Viena

[math] \ lambda_ {peak} = \ frac {2.8978 \ \ times 10 ^ {- 3} \ \ mathrm {m} \ cdot \ mathrm {K}} {T} [/ math]

la longitud de onda máxima es de unos 290 picómetros, que está en el rango de rayos X (por debajo de 10 nanómetros o 100 Ångströms).

La fórmula para el desplazamiento al rojo gravitacional (suponiendo un modelo de espacio-tiempo de Schwarzschild para el agujero negro por simplicidad) es

[matemáticas] 1 + z_ \ infty = \ frac {1} {\ sqrt {1 – \ frac {r_s} {r}}} [/ matemáticas]

donde [math] z_ \ infty [/ math] es el desplazamiento al rojo del fotón según lo observado por un observador que mira desde una distancia infinita (la Tierra sería una distancia “aproximadamente” infinita), [math] r [/ math] es el radio (desde la singularidad del agujero negro) en la que se emite el fotón, y [math] r_s [/ math] es el radio de Schwarzschild o el radio del horizonte de eventos, [math] r_s = \ frac {2GM} {c ^ 2} [/ math] para un agujero negro de masa [matemática] M [/ matemática]. Incluso si este gas estuviera solo a 1.01 radios de Schwarzschild ([matemática] r = 1.01 \ r_s [/ matemática]), a punto de caer, este desplazamiento al rojo sería solo de aproximadamente 9, llevando nuestro fotón a aproximadamente 2.6 nm y, por lo tanto, aún en el rango de rayos X Por lo tanto, cualquier cosa que no esté exquisitamente cerca y justo en el instante de caer, que se calienta a millones de grados, emitirá rayos X que se verán como rayos X incluso después de escalar la gravedad hasta la Tierra desde muy cerca del horizonte .

El agujero negro no emite rayos X. La materia que está cayendo se comprime mucho y experimenta fricción. La combinación hace que el asunto sea increíblemente caliente y hace que emita rayos X.

Dado que este también es un plasma giratorio, mueve cargas magnéticas y, por lo tanto, crea un enorme campo magnético. Esto hace que la materia que ingresa se pellizque y luego se dispare a través de los polos magnéticos. Esto es lo que es un cuásar, enormes agujeros negros en el centro de las galaxias con enormes discos de materia girando y partículas cargadas que se expulsan a través de los polos magnéticos a velocidades relativistas.

El agujero negro en sí no es magnético, ni emite nada (excepto Hawking Radiation, que es otro tema). Es el asunto que cae en él que tiene estas propiedades.

Los agujeros negros no expulsan rayos X. Esa radiación proviene del gas fuera del agujero posterior, que se calienta a medida que avanza en espiral hacia el agujero negro.