¿Qué son los agujeros negros supermasivos?

Un motor central en la galaxia

Los astrónomos han observado dos cosas peculiares cerca del centro de la mayoría de las galaxias. Primero, las estrellas aquí orbitan muy rápidamente. En segundo lugar, se produce mucha radiación. Por lo tanto, existe una especie de motor central en el centro de la galaxia que es responsable de impulsar estas dos observaciones.

Al igual que con un automóvil, un motor enormemente potente puede darle mucha velocidad a un automóvil, pero por supuesto, también saldrá mucho escape. Ese escape es como la radiación producida en el centro de una galaxia. Si el automóvil tuviera un motor supermasivo, permitiría que los neumáticos giraran aún más rápido y saldrían aún más gases de escape.

Lo que los astrónomos encuentran es que los núcleos de muchas galaxias contienen algo conocido como agujeros negros supermasivos; sus propios motores centrales. Cómo llegaron a ser y qué implican es el tema de esta lección.

Agujeros negros supermasivos

Para que las estrellas orbitan tan rápidamente cerca del centro de una galaxia, el centro de la galaxia debe tener millones o miles de millones de masas solares confinadas en un espacio pequeño, un agujero negro supermasivo. Otra lección le reveló que nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, también tiene un agujero negro supermasivo.

Un agujero negro es una región del espacio de la que no pueden escapar ni la radiación electromagnética, como la luz, ni la materia. Pero debido a que estos agujeros negros supermasivos son tan, bueno, masivos, no pueden ser el resultado de una estrella muerta. En cambio, es más que probable que se haya formado un agujero negro supermasivo de una de dos maneras. Se formó cuando la galaxia se formó como un todo, o se volvió enorme con el tiempo a medida que acumulaba más y más masa a medida que más y más materia caía en ella. Es decir, o el fabricante hizo que el motor central fuera bastante grande para empezar o un fanático de los autos lo sobredimensionó con adiciones a lo largo del tiempo.

Las mediciones han encontrado que la masa del agujero negro supermasivo está realmente relacionada con la masa del propio bulto central. Es decir, una galaxia que tiene un gran abultamiento central tendrá un agujero negro supermasivo con una gran masa. Obviamente, el agujero negro en una galaxia con una pequeña protuberancia central será más pequeño. Una vez más, no es difícil imaginar esto. Un camión grande tendrá un motor mucho más grande que un carrito de golf.

En realidad, las galaxias raras que no tienen protuberancias centrales tampoco suelen tener agujeros negros supermasivos en el centro. Esto significa, más que probable, que se formaran agujeros negros supermasivos a medida que se formaban las galaxias. Sin embargo, esto no excluye el hecho de que la materia caiga en los agujeros negros. De ningún modo. Lo que quiero decir es que el crecimiento adicional del agujero negro supermasivo no es muy grande como resultado de esto.

Es como con los motores de los automóviles. Sí, puede agregarles o restarles partes después de la fabricación, pero no alterará radicalmente su tamaño como resultado.

De todos modos, a pesar de su nombre que suena siniestro, un agujero negro supermasivo, en comparación con la galaxia en su totalidad, no es tan grande. Por ejemplo, el agujero negro en el centro de nuestra galaxia tiene solo una milésima parte del uno por ciento de la masa de toda nuestra galaxia.

Rayos X y Jets

En la introducción, no solo mencioné que las estrellas cercanas al centro del agujero negro orbitan muy rápidamente, también mencioné que producen mucha radiación. Esta radiación es como el escape de un automóvil.

Cuando la materia cae en un agujero negro, se calienta a medida que gana velocidad, al igual que los motores y los neumáticos se calientan a medida que aumentan la velocidad. La razón por la que la materia que cae en el agujero negro se calienta es porque choca con otra materia. Por tanto, la energía gravitacional se convierte en energía térmica.

Las partes más internas del disco de acreción que rodean un agujero negro supermasivo pueden calentarse tanto que emiten rayos X , una forma de radiación electromagnética. Por cierto, el disco de materia que gira alrededor de un agujero negro es el disco de acreción que acabo de mencionar.

Además de la emisión de rayos X, estos agujeros negros supermasivos emiten chorros de gas y radiación en direcciones opuestas. Los científicos creen que ocurren como resultado de poderosos campos magnéticos. Básicamente, a medida que los gases se abren camino hacia el agujero negro supermasivo, parte de este gas en realidad es redirigido por los campos magnéticos y se convierte en dos chorros de partículas de alta velocidad. Estos chorros están alineados perpendicularmente al disco de acreción que rodea al agujero negro.

Resumen de la lección

Un agujero negro es una región del espacio de la que no pueden escapar ni la radiación electromagnética, como la luz, ni la materia. En el centro de muchas galaxias hay un agujero negro supermasivo. En general, una galaxia que tiene un gran abultamiento central tendrá un agujero negro supermasivo con una gran masa y viceversa. Si bien creemos que los agujeros negros supermasivos surgieron a medida que se formaban las galaxias, la materia cae en el agujero negro, pero no contribuye a ningún aumento importante de tamaño.

Cuando la materia cae en un agujero negro, se calienta y se emiten rayos X , una forma de radiación electromagnética. Antes de caer, esta materia gira alrededor del agujero negro en un disco de acreción. De nuevo, el disco de materia que gira alrededor de un agujero negro es el disco de acreción . Además, a medida que los gases se dirigen hacia el agujero negro supermasivo, los campos magnéticos dirigen poderosos chorros de partículas de alta velocidad perpendiculares al propio disco de acreción.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya completado esta lección, debería estar listo para:

• Recordemos las dos cosas que los astrónomos han notado sobre los centros de la mayoría de las galaxias.
• Definir agujero negro, rayos X y disco de acreción
• Describir los agujeros negros supermasivos y la forma en que probablemente se forman.
• Comprender con qué se relaciona la masa de un agujero negro supermasivo
• Explicar cómo los agujeros negros producen radiación, gas y rayos X

Rodrigo Ricardo Editor y fundador