En primer lugar, disculpe mis conocimientos elementales y mi falta de elocuencia al escribir sobre astrofísica. Soy dentista, que ocasionalmente pienso en cómo funciona el universo. Estoy fascinado y frustrado con todas las preguntas que surgen después de aprender más.
Estaba viendo un video que muestra las órbitas elípticas de las estrellas cerca del agujero negro súper masivo en nuestro centro galáctico. Por supuesto, cuando giran alrededor del agujero negro, son expulsados a una velocidad tremenda. Una animación de una gran nube de gas acercándose al agujero negro mostró cómo el gas se arremolinaría después de que una parte entrara en el agujero y otra fuera expulsada al espacio, lo que ilustra cómo el cambio masivo en los efectos de aceleración importa con menos masa que la totalidad de una estrella. .
Me preguntaba cómo se traduciría esto en las fuerzas tal como las conocemos en la Tierra. Por ejemplo, qué le sucedería (hipotéticamente) a un ser humano parado en la superficie de una estrella mientras es arrojado violentamente en su órbita alrededor del agujero negro. Por supuesto, entiendo que la masa y la gravedad de las estrellas son muchas veces mayores que las de la Tierra, las estrellas no giran como la Tierra y no es posible pararse en la superficie de una estrella, etc, etc. una TONELADA de suposiciones aquí.) Todavía me preguntaba, sin embargo, cómo se "sentirían" las fuerzas a un objeto de mi masa (80 kg) que estaba sentado en la superficie de la estrella, ya sea en el lado cercano o lejano en relación con el agujero negro a lo largo de la órbita? ¿Qué pasaría si la Tierra estuviera sujeta a este tipo de fuerzas y cambios en la aceleración? ¿La inercia de una estrella que orbita así funciona como en la Tierra? ¿El agujero negro "absorbe" la materia de menor masa en una estrella, incluso si está fuera del horizonte de sucesos, o la gravedad combinada de la estrella y la "fuerza g" del giro rápido aplastarían todo por un lado y tirar todo hacia afuera en el otro lado? ¿Qué sucede con las fuerzas centrífugas con estos cambios bruscos de rotación? ¿O la gravedad combinada de la estrella y la "fuerza g" del giro rápido aplastarían todo por un lado y arrojarían todo hacia afuera por el otro lado? ¿Qué sucede con las fuerzas centrífugas con estos cambios bruscos de rotación? ¿O la gravedad combinada de la estrella y la "fuerza g" del giro rápido aplastarían todo por un lado y arrojarían todo hacia afuera por el otro lado? ¿Qué sucede con las fuerzas centrífugas con estos cambios bruscos de rotación?
Sé que es mucho pedir y explicar, pero sería muy apreciado si alguien puede arrojar algo de luz.
No hay nada realmente especial en las grandes órbitas. Nuestro Sol orbita el agujero negro de la Vía Láctea. Está lo suficientemente lejos como para que no haya un comportamiento inusual.
E incluso para los comienzos que están mucho más cerca, la velocidad con la que son lanzados es la misma velocidad con la que inicialmente cayeron hacia el agujero negro. La conservación de la energía aún se mantiene.
Las cosas se ponen interesantes cuando te acercas lo suficiente al agujero negro. Aquí el gradiente de gravedad se vuelve relevante. Si te acercas un poco más, la fuerza de la gravedad aumenta con bastante rapidez. Esto significa que las partes más cercanas de una estrella son arrancadas por el agujero negro. Este es el proceso que crea esos remolinos. A veces se le llama espaguetificación.
La idea básica son las fuerzas de marea. Dado un cuerpo que orbita alrededor de cualquier masa, incluido un agujero negro, la parte más cercana será atraída con más fuerza que la parte más lejana. En la gravedad newtoniana (lo suficientemente cerca de los agujeros negros muy grandes), esto equivale a una aceleración diferencial de , dónde es la masa del primario, es la distancia a través del objeto en órbita, y es la distancia desde el centro. Si el cuerpo en órbita es lo suficientemente fuerte como para resistir esta fuerza, puede (prácticamente) considerarlo un punto de masa y calcular la órbita. Si no es lo suficientemente fuerte, se romperá. Dado que el radio del horizonte de eventos de un agujero negro escala con , para un agujero negro muy grande las mareas no son tan fuertes.
Las órbitas en el video que viste, para todos los efectos, son casi las mismas que las órbitas de objetos como el cometa Halley, gracias a la segunda ley de Kepler, cuando el objeto está cerca, entonces se mueve mucho más rápido que cuando está lejos.
Entonces, ¿por qué muestra esto un agujero negro?
Bueno, la razón es el hecho de que la velocidad de los objetos depende de su masa y de la masa de la cosa que están orbitando. Con varios objetos moviéndose a una velocidad conocida, podemos deducir la masa del objeto central. Además, podemos restringir el tamaño del objeto central, porque debe estar dentro de la órbita del objeto más interno.
En particular, si el objeto tiene un radio menor que , entonces lo único conocido que puede ser es un agujero negro. para el sgr Un objeto, la masa del objeto central es del orden de un millón de masas solares, y esa estrella rápida interna tiene un radio menor que eso. Por lo tanto, concluimos que el objeto en el medio de la vía láctea es un agujero negro.
una mente curiosa
MSalters