La radiación de rayos X observada cerca de los agujeros negros se origina por la interacción caótica entre campos magnéticos y el gas de plasma turbulento.
Representación del movimiento del plasma turbulento en la corona del disco de acreción. / Jani Närhi, Universidad de Helsinki
Investigadores de la Universidad de Helsinki han dado un gran paso en la comprensión de un enigma astrofísico que ha desconcertado a científicos durante más de 50 años: la explicación de la radiación de rayos X emitida en los alrededores de los agujeros negros. Este avance, publicado en Nature Communications, ofrece una nueva visión sobre los complejos procesos que ocurren en estos misteriosos objetos celestes.
El estudio revela que la radiación de rayos X observada cerca de los agujeros negros se origina por la interacción caótica entre campos magnéticos y el gas de plasma turbulento. A través de simulaciones detalladas en supercomputadoras, los científicos han modelado estas interacciones, mostrando que las turbulencias magnéticas calientan el plasma circundante, lo que a su vez genera la emisión de rayos X.
Esta investigación es pionera en su campo, ya que presenta el primer modelo de física del plasma que incorpora todas las interacciones cuánticas cruciales entre la radiación y el plasma en el entorno de un agujero negro. Este logro es un gran avance, porque, hasta ahora, los modelos existentes no podían explicar completamente la naturaleza de la radiación de rayos X en estos sistemas.
Un agujero negro se forma cuando una estrella masiva colapsa bajo su propia gravedad, creando una región en el espacio donde ni siquiera la luz puede escapar. Aunque estos objetos no pueden observarse directamente, los científicos los estudian a través de los efectos que tienen en su entorno, especialmente en los sistemas binarios donde una estrella compañera orbita el agujero negro.
En estos sistemas, el gas de la estrella compañera fluye hacia el agujero negro, formando un disco de acreción. Este disco es una fuente intensa de rayos X, que ha sido objeto de estudio desde la década de 1970.
El disco de acreción de un agujero negro supermasivo. /RR.SS.
El profesor asociado Joonas Nättilä, líder del grupo de investigación de Astrofísica Computacional del Plasma en la Universidad de Helsinki, hace la siguiente comparación: "las erupciones en los discos de acreción de los agujeros negros son como versiones extremas de las erupciones solares". Estas erupciones son producto de la actividad magnética intensa que también calienta el plasma y genera radiación de rayos X.
Las simulaciones no solo confirmaron que el plasma turbulento produce radiación de rayos X, sino que también revelaron la existencia de dos estados de equilibrio diferentes para el plasma alrededor de los agujeros negros. Dependiendo del campo de radiación externo, el plasma puede ser transparente y frío o bien opaco y caliente. Este hallazgo coincide con las observaciones de rayos X en discos de acreción, que muestran variaciones entre los llamados estados blandos y duros.
Un aspecto fascinante de este estudio es cómo los fenómenos cuánticos, como la aparición repentina de materia a partir de radiación extremadamente energética, se vuelven relevantes en el entorno de los agujeros negros. Según Nättilä, estos efectos cuánticos, invisibles en la vida cotidiana, son fundamentales en las condiciones extremas cercanas a un agujero negro.
Este avance no solo resuelve un misterio de medio siglo sobre los agujeros negros, sino que también abre nuevas vías para investigar otros fenómenos astrofísicos extremos. Los investigadores esperan que este modelo innovador sirva como base para futuros estudios, ayudando a desentrañar los secretos más profundos del universo y proporcionando una imagen más completa del comportamiento de los agujeros negros y sus entornos turbulentos. @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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