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Científicos de varias universidades han desarrollado simulaciones por ordenador que responden a algunas de estas cuestiones y transforman algunas suposiciones comúnmente asumidas sobre la naturaleza de este enigmático fenómeno.

Desde hace más de 30 años los astrofísicos creen que los agujeros negros consumen la materia que se encuentra en sus proximidades liberando grandes cantidades de radiación como resultado. Sin embargo, el mecanismo que traslada el material no se comprende muy bien por el momento y muchos de sus detalles sorprenden aún a los investigadores.

Miembros del equipo investigador de la Universidad de Virginia y la Universidad Johns Hopkins (Massachusetts, EEUU) crearon un programa lo suficientemente potente para controlar todos los elementos de la acreción en agujeros negros, desde la turbulencia y los campos magnéticos hasta la gravedad relativista, que abre una nueva ventana a la complicada historia de la caída de material hacia el horizonte de sucesos, revelando por primera vez cómo la maraña de campos magnéticos y la gravedad Einsteniana se combinan para exprimir la materia prisionera hasta el infinito del agujero negro.

En esta simulación, el agujero negro es el semicírculo de la orilla izquierda. El color rojo muestra la densidad del gas, 10.000 veces superior al azul oscuro.

En las proximidades de la orilla exterior del agujero negro, donde la gravedad según la descripción de Newton fracasa, las órbitas ordinarias no se mantienen por mucho tiempo. En ese punto, o al menos tal como se ha imaginado durante décadas, la materia se zambulle veloz, suave y discretamente en el agujero negro. Al final, de acuerdo con la imagen prevalente el agujero negro, excepto por el tirón gravitacional que ejerce, resulta un receptor pasivo de las donaciones de masa. Los primeros cálculos realistas que obtuvo el equipo, contradicen de modo importante estas suposiciones. El ambiente en las inmediaciones del agujero negro no es en absoluto de calma; los efectos relativistas que fuerzan la inmersión de la materia amplifican los movimientos aleatorios del fluido, para crear perturbaciones de velocidad, densidad e intensidad del campo magnético, impulsando de un lado a otro ondas de materia y campos magnéticos. Según el equipo investigador tal violencia debe producir consecuencias observables.

Como cualquier fluido agitado en turbulencia, la materia inmediata a la orilla exterior del agujero negro se calienta. Este calor extra generará luz adicional que los astrónomos podrían ver. Una de las marcas de los agujeros negros es que su emisión de luz es variable y, aunque se trata de un fenómeno conocido desde hace décadas, no fue posible hasta ahora estudiar el origen de estas variaciones. Los enérgicos cambios en calentamiento, vistos ahora como un subproducto natural de las fuerzas magnéticas cercanas al agujero negro, ofrecen una explicación para el brillo siempre variable de estos objetos.


Una de las propiedades más impresionantes de los agujeros negros es su habilidad para expulsar jets a velocidades casi lumínicas. Como era de esperar, los campos magnéticos juegan un rol fundamental en estos procesos. No obstante, las últimas simulaciones muestran por vez primera cómo un campo magnético puede ser expelido desde el gas en acreción para crear tales chorros.

Quizá el resultado más sorprendente sea que los campos magnéticos de las proximidades de un agujero negro en rotación también acoplen este giro con la materia orbitante más lejana, de la misma manera que la transmisión de un vehículo conecta su motor rotatorio con el eje. Si un agujero nace girando extremadamente rápido, el tren de marcha puede ser tan potente que su captura de masa adicional disminuya el ritmo de rotación. La acreción de masa actuaría como un "guardia urbano" obligando al agujero negro a no superar un límite cósmico de velocidad, lo que supone importantes implicaciones para muchas de las propiedades más interesantes de los agujeros negros. Por ejemplo, la potencia de los jets está íntimamente relacionada con el giro, por lo que un límite de rotación debe determinar una fuerza característica en los jets.

Simulación:
Pinche aquí para ver la simulación.

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