Lo único que todo el mundo sabe sobre los agujeros negros es que absolutamente todo lo que está cerca es absorbido por ellos.
Casi todo, resulta.
«Aunque los agujeros negros se definen como objetos de los que nada puede escapar, una de las sorprendentes predicciones de la teoría de la relatividad de Einstein es que los agujeros negros pueden perder energía», dice el astrofísico Eliot Quataert, profesor de astronomía Charles A. Young de Princeton en la Universidad de Princeton. Fundación Clase de 1897. «Pueden girar, y al igual que una peonza se ralentiza con el tiempo y pierde esa energía en su rotación, un agujero negro en rotación también puede perder energía en su entorno».
Los científicos han aceptado ampliamente este modelo desde los años 1970. Sabían que los campos magnéticos probablemente extraían energía de los agujeros negros en rotación, pero no sabían cómo.
Un equipo de astrofísicos de Princeton ha determinado de manera concluyente que la energía cercana al horizonte de sucesos del agujero negro M87* está empujando hacia afuera, no hacia adentro. (M87 es el nombre de la galaxia, Messier 87, por lo que el agujero negro en su centro se designa como M87*.) Los investigadores también han creado una manera de probar la predicción de que los agujeros negros pierden energía rotacional, dijo Quataert, y de establecer su esa energía que produce «los increíblemente poderosos flujos que vemos y que llamamos chorros».
Estos chorros de energía «son básicamente como sables de luz Jedi de millones de años luz de largo», dijo el ex postdoctorado de Princeton Alexandru Lupsasca, y pueden extenderse 10 veces más que la Vía Láctea.
Los resultados de su trabajo aparecen en el número actual de El diario astrofísico. Andrew Chael, investigador asociado en astrofísica, es el primer autor del artículo. Él y el coautor George Wong son miembros del equipo del Event Horizon Telescope y han desempeñado un papel fundamental en el desarrollo de los modelos que se utilizan para interpretar los agujeros negros. Chael, Wong, Lupsasca y Quataert son todos teóricos afiliados a la Princeton Gravity Initiative.
El equipo le dio a Chael el crédito por la idea vital en el centro del nuevo artículo: que la dirección en la que las líneas del campo magnético giran en espiral revela la dirección del flujo de energía. A partir de ahí, «el resto encajó», dijo Quataert.
«Si tomamos la Tierra, la convertimos toda en TNT y la explotamos 1.000 veces por segundo durante millones y millones de años, esa es la cantidad de energía que estamos obteniendo de M87», dijo Wong, investigador asociado de la Princeton Gravity Initiative y miembro del Institute for Advanced Study.
Los científicos saben desde hace décadas que cuando un agujero negro comienza a girar, arrastra consigo el tejido del espacio-tiempo. Las líneas del campo magnético que atraviesan el agujero negro son arrastradas y eso ralentiza la rotación, lo que provoca la liberación de energía.
«Nuestra nueva y clara predicción es que cada vez que miras un agujero negro astrofísico, si tiene líneas de campo magnético adjuntas, habrá transferencia de energía, cantidades realmente increíbles de transferencia de energía», dijo Lupsasca, ex investigador asociado. en Princeton, quien ahora es profesor asistente de física y matemáticas en la Universidad de Vanderbilt, y que ganó el Premio Nuevos Horizontes en Física 2024 de la Fundación Breakthrough Prize por su investigación sobre agujeros negros.
Si bien el flujo de energía cercano al horizonte de sucesos de M87* fluye hacia afuera, el equipo dijo que, en teoría, el flujo de energía podría ir hacia adentro en un agujero negro diferente. Confían en su relación entre el flujo de energía y la dirección de las líneas del campo magnético, y su predicción de que el flujo de energía proviene del agujero negro será probada con el lanzamiento del todavía teórico Telescopio del Horizonte de Sucesos de «próxima generación».
Durante el último año y medio, investigadores de agujeros negros de todo el mundo han estado proponiendo especificaciones para el futuro instrumento, dijo Wong. «Documentos como el nuestro pueden desempeñar un papel crucial a la hora de determinar lo que necesitamos. Creo que es un momento increíblemente emocionante».
Los cuatro investigadores enfatizaron en su artículo que no han demostrado de manera concluyente que el giro del agujero negro «realmente impulse el chorro extragaláctico», aunque la evidencia ciertamente se inclina en esa dirección. Aunque los niveles de energía que muestra su modelo son proporcionales a lo que necesitan los chorros, no pudieron descartar la posibilidad de que el chorro pudiera funcionar con plasma giratorio fuera del agujero negro. «Creo que es muy probable que el agujero negro impulse el jet, pero no podemos probarlo», dijo Lupsasca. «Todavía.»
