¿Cómo se expulsan los chorros astrofísicos del centro de los agujeros negros? ¿Y por qué el jet parece disiparse en nada?

Los agujeros negros tienen un límite en cuanto a cuánto pueden devorar en términos de materia y energía, en un momento dado.

Entonces, todo lo que no puede devorar es expulsado por dos chorros de partículas altamente energéticas. Esos chorros pueden alcanzar varios cientos y miles de años luz de longitud.

Los chorros parecen disiparse en la nada porque las partículas que se aceleran a velocidades cercanas a la luz pierden energía a medida que viajan hasta que dejan de emitir luz visible. Pero eso no significa que las partículas se hayan desvanecido en nada, todavía continúan viajando, solo a velocidades tan normales que no emiten ninguna radiación que pueda ser detectada o vista.

Los chorros solo se forman cuando el agujero negro se está alimentando (tragando grandes cantidades de materia). Los chorros provienen de campos magnéticos producidos porque el agujero negro está girando al igual que el disco de acreción. Todas estas cosas suceden fuera del horizonte de eventos. No estoy seguro de qué tan bien entendemos el proceso que produce los chorros. Hay modelos matemáticos que se ejecutan en computadoras que se ajustan bastante bien. La premisa básica es que los campos magnéticos canalizan la materia hacia los polos. La materia se calienta tanto que emite luz que puede escapar del agujero antes del horizonte de eventos. La luz es tan brillante que empuja las partículas a altas velocidades.

Esa es mi comprensión de todos modos. Tal vez alguien con más conocimiento vendrá y me corregirá si estoy en un error o dar una mejor respuesta. Haga la pregunta en diez años y usted, la humanidad, sabrá mucho más con suerte. Cuando el telescopio James Webb entra en línea, debería ser de gran ayuda para la investigación de agujeros negros si pueden encontrar el momento para señalarlo en unos pocos.

Porque “expulsado de un agujero negro” no es lo mismo que “expulsado del interior de un agujero negro”.

El material en los chorros polares nunca entra en el agujero negro. Siempre ha estado afuera, y nunca cruza el horizonte de eventos. Comienza en el disco de acreción, que también está completamente fuera del agujero negro propiamente dicho, y viaja alrededor del exterior del agujero negro antes de ser expulsado de él.

La materia no puede escapar una vez que alcanza el horizonte de eventos, eso es cierto, pero en el proceso de ser desgarrado por las fuerzas de las mareas, aplastado por la gravedad fenomenal y demás, se libera una cantidad considerable de energía antes de que los objetos entrantes lleguen al horizonte de eventos. . Parte de esa materia y energía es absorbida por el agujero negro, pero parte se escapa en forma de chorros de material, que, si el agujero negro gira, se concentraría naturalmente en los polos.

Este fenómeno de chorro se manifiesta en la escala de los agujeros negros supermasivos como Núcleos Galácticos Activos y en la escala estelar de los agujeros negros como “microcuásares”, si se pregunta cómo desaparecen, los Jets se alejan de la luz y comienzan a desvanecerse.

(Otras personas han respondido la primera parte satisfactoriamente).

Los chorros parecen disiparse por la misma razón, por ejemplo, el chorro de un lanzallamas se disipará: el material emitido se extiende y se enfría hasta que ya no es visible.

En cuanto a la pregunta de por qué los chorros parecen desaparecer en nada: no solo se expulsa material del disco de acreción sino que también es ligero. Creo que se emite un amplio espectro, entre otros, los rayos UV que se absorben y luego se vuelven a emitir en luz visible, y luego son detectados por la mayoría de los telescopios. El material expulsado se calienta literalmente por esa luz. Además, el material colisiona consigo mismo y emite allí también luz que se puede ver. Finalmente, la materia que compone el chorro se enfriará tanto al dejar de excitarse (después de varios cientos de miles de años luz) que solo se emitirá una señal de radio débil, hasta que el material sea imposible de detectar por sus propias ondas de radio.