Las simulaciones avanzadas permitieron observar cómo el gas se comporta en su trayecto hacia el horizonte de eventos, revelando que la presión magnética en los discos de acreción es mucho mayor de lo que se había estimado
El rol de los campos magnéticos en la evolución de los agujeros negros supermasivos
El disco de acreción de un agujero negro supermasivo. /RR.SS.
El Instituto de Tecnología de California (Caltech) realizó una simulación avanzada centrada en un cuásar y el disco de acreción del objeto superpesado.
Una nueva simulación avanzada realizada por astrofísicos del Instituto de Tecnología de California (Caltech) ha desvelado el papel esencial de los campos magnéticos en el crecimiento y la evolución de los agujeros negros supermasivos. Este estudio, que utilizó una resolución mil veces mayor que las simulaciones previas, proporciona nuevos conocimientos sobre cómo los agujeros negros se alimentan y evolucionan.
La simulación se centró en un cuásar, la fuente de energía que se presenta en el agujero negro del centro de galaxias recién nacidas. En este caso se trató del correspondiente a un agujero negro supermasivo rodeado por un disco de acreción, dentro de una maraña de galaxias en fusión. Una corriente filamentosa de gas se enrolló en el disco, canalizando el gas a una velocidad suficiente para alimentar los cuásares más brillantes conocidos en el universo.
Cerca del final de la simulación, los campos magnéticos arrancaron el momento angular del disco, permitiendo que el material se introdujera en espiral hasta el horizonte de sucesos del agujero negro. Este proceso fue visualizado con una escala aumentada en un factor de mil millones, donde los colores brillantes representaban densidades de gas más altas.
La NASA describe a los agujeros negros como “enormes concentraciones de materia en espacios muy pequeños” tan densos que ni siquiera la luz puede escapar. Este estudio, publicado en The Open Journal of Astrophysics, ha permitido a los científicos entender mejor los discos de materia que alimentan estos objetos cósmicos misteriosos.
Phil Hopkins, profesor Ira S. Bowen de Astrofísica Teórica en Caltech, afirmó que esta simulación es el resultado de varios años de colaboración. Los proyectos FIRE (Feedback in Realistic Environments) y STARFORGE (Star Formation in Gaseous Environments) se unieron para superar la brecha entre las escalas cósmicas y la formación de estrellas. La investigación desafía conceptos previos y abre nuevas vías de estudio sobre la evolución de los agujeros negros y las galaxias.
El estudio reveló que los campos magnéticos juegan un papel crucial en la configuración de los discos de acreción. Contradiciendo teorías anteriores que los describían como planos, se descubrió que los discos son esponjosos debido a la influencia de los campos magnéticos. Esto cambia radicalmente la comprensión sobre su estructura y comportamiento.
Los hallazgos indican que los campos magnéticos sostienen el material del disco de acreción, haciéndolo más esponjoso. Este descubrimiento se logró gracias al código GIZMO, que permitió integrar la física necesaria para resolver problemas a gran y pequeña escala simultáneamente. “Los discos están controlados casi por completo por los campos magnéticos”, dijo Hopkins. Los campos magnéticos no solo sostienen los discos, sino que también influyen en la masa, densidad y velocidad del material que se mueve hacia el agujero negro.
Este avance tiene implicaciones significativas para futuras investigaciones sobre los agujeros negros y su entorno cercano. Las observaciones del Event Horizon Telescope en 2022 y 2019 ya habían proporcionado imágenes de discos alrededor de agujeros negros supermasivos. Sin embargo, los discos alrededor de cuásares, más activos y distantes, requieren simulaciones avanzadas para ser comprendidos.
El desarrollo del código GIZMO, diseñado de manera modular, permite activar y desactivar diferentes partes de la física según las necesidades de cada simulación. Esta flexibilidad permitió a los científicos simular un agujero negro con una masa diez millones de veces mayor que la del sol, desde las etapas tempranas del universo hasta la formación del disco de acreción.
Las simulaciones avanzadas permitieron observar cómo el gas se comporta en su trayecto hacia el horizonte de eventos, revelando que la presión magnética en los discos de acreción es mucho mayor de lo que se había estimado anteriormente. Este descubrimiento podría cambiar la comprensión actual de estos fenómenos astronómicos.
Con estas nuevas capacidades, los investigadores esperan explorar diversos temas, como la fusión de galaxias, la formación de estrellas en áreas densas de galaxias y la primera generación de estrellas en el universo. “Hay tanto por hacer”, concluyó Hopkins, subrayando la emoción y el potencial de estos nuevos descubrimientos para la astronomía y la astrofísica. @mundiario
DIEGO TUDARES
Abogado.
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El autor, DIEGO TUDARES RORÍGUEZ, colaborador de MUNDIARIO, es abogado egresado de la URBE, aficionado a la política internacional, a los derechos humanos y al medioambiente. Seguidor de series de ficción, se confiesa lector y amante de los animales. @mundiario
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