¿Puede un agujero negro tener una aurora?

A medida que los telescopios adquieren potencia, podemos ver objetos cósmicos cada vez más exóticos. Al final, incluso podremos tomar una imagen de un agujero negro supermasivo que habita el centro de neustra galaxia, pero ¿qué es lo que veremos? Según dos investigadores japoneses podremos ver una “aurora” en el agujero negro.

Pero no será una aurora corriente.

Cuando el viento solar choca con la atmósfera terrestre, el plasma solar (constituido sobre todo por protones con una gran cantidad de energía) golpea las moléculas de aire, desprendiendo parte de la luz. Cuando se dan muchas de estas colisiones en la parte superior de la atmósfera, el cielo se enciende en forma de aurora.

Sin embargo, un agujero negro no tiene una atmósfera similar a la nuestra, entonces ¿cómo se puede generar una aurora?

Masaaki Takahashi, de la Universidad de Aichi y Rohta Takahashi, del instituto de Investigación en Química y Física de Wako comenzaron a averiguarlo al modelar un agujero negro que giraba a gran velocidad.

Dado que los agujeros negros tienen un empuje gravitacional enorme, atraen cualquier polvo, gas o incluso las estrellas que se acerquen. Se cree que, cuando un agujero negro gira a gran velocidad, formará un disco de plasma caliente alrededor de su ecuador. Esto se llama “disco de acrecimiento”.

Como el disco contendrá partículas cargadas, es posible que se genere un campo magnético –algo así como la dinamo interna de la Tierra, que genera el campo magnético de nuestra magnetosfera.

En su artículo, publicado en The Astrophysical Journal Letters el mes pasado, el modelo creado por Takahashi y Takahashi  predice que se creará una magnetosfera en el agujero negro en la que las líneas del campo magnético pasarán a través del disco de acrecimiento y terminarán en los polos del horizonte de sucesos (ver wikipedia).

Horizonte de sucesos

Horizonte de sucesos. Wikipedia.

Ahora tenemos un agujero negro con su propia magnetosfera y, al igual que la magnetosfera terrestre, el plasma espacial será canalizada por las líneas del campo magnético –como el agua bombeada a través de una manguera.

Pero no es una manguera corriente.

El flujo de plasma será tan rápido que, al ser canalizado al horizonte de sucesos, romperá la barrera del sonido del plasma (superando la conocida como velocidad Alfven).

Es aquí donde la aurora podría aparecer. De una forma similar a un avión supersónico rompiendo la barrera del sonido en nuestra atmósfera (produciendo una explosión sónica), el plasma supersónico creará una descarga. Los investigadores japoneses vieron que esta descarga crearía un halo, coronando los polos del agujero negro, justo por encima del horizonte de sucesos. El plasma, al golpear, libera energía que se calienta rápidamente y genera luz.

Todo esto parece muy emocionante, pero el modelo es puramente teórico. Una aurora nunca podría ser observada en un agujero negro, ¿no?

Lo cierto, es que esta es la razón por la que encuentro todo esto tan interesante.

Con varios observatorios conectados alrededor del mundo, una técnica conocida como “interferometría de base muy larga” (VLBI) podría ser utilizada para conseguir imágenes directas de un agujero negro supermasivo en la Vía Láctea (algo que aun no es posible). Dado que este es el agujero negro más cercano, su horizonte de sucesos debería ser suficientemente grande como para poder verlo, suponiendo que un número suficientemente grande de observatorios se incluyan en la próxima campaña de VLBI.

Suponiendo que esto pueda conseguirse, la “sombra” del horizonte de sucesos del agujero negro (un círculo oscuro) podría ser visible.

En un estudio de 2009 realizado por Vincent Fish y Sheperd Doeleman del Observatorio Haystack del MIT, se realizó una camapña de VLBI y los resultados fueron sorprendentes.

Si pudiésemos conectar suficientes radiotelescopios alrededor del globo en una campaña internacional VLBI, las emisiones de la aurora también podrían ser observadas.

Sin embargo, los investigadores no están seguros del tipo de radiación producida por el plasma, dependería de las condiciones magnéticas cerca del horizonte de sucesos del agujero negro. Pero si las condiciones fuesen suficientemente extremas, se podría utilizar este modelo para explicar la voracidad de los agujeros negros que habitan núcleos galácticos activos.

Hay otro aspecto a tener en cuenta en la búsqueda de la aurora del agujero negro: la radiación generada cerca del horizonte de sucesos del agujero negro sería tan potente que daría información muy útil sobre este ambiente extremo del espacio-tiempo.

El horizonte de sucesos es el punto de no retorno, la frontera a partir de la cual la luz no puede escapar de la curvatura extrema del espacio tiempo provocada por la inmensa dominación gravitacional del agujero negro.

Pero mientras el plasma genera luz similar a la de la aurora justo por encima del horizonte de sucesos, parte de la radiación escapará del horizonte, permitiendo a radioastrónomos detectar el fenómeno.

Un fenómeno que me viene a la mente es el efecto Lense-Thirring, en el que un objeto masivo que gira atrae el espacio tiempo que le rodea. Si pudiéramos encontrar una manera de “ver” la luz de la aurora, quizá podríamos también detectar la huella del efecto.

Este artículo ha sido traducido de Discovery News y publicado bajo licencia CC by-sa

One Response to ¿Puede un agujero negro tener una aurora?

  1. Idefix dice:

    Está interesante el artículo. Hace poco leí algo parecido en el que predicen que los agujeros negros podían emitir anillos luminosos.

    http://astrofisicayfisica.blogspot.com/2010/05/los-agujeros-negros-podrian-generar.html

    Cada día los agujeros negros brillan más!

    Por cierto, buena iniciativa lo del blog. Ayuda mucho a hacer más accesibles las noticias de ciencia interesantes.

    A seguir así!

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