¿No deberíamos ser capaces de ver algunos agujeros negros?

Cada vez que hay una imagen de un agujero negro (a pesar de que son representaciones de artistas, así es como se describen), la mayoría se muestra en un disco plano como este.ingrese la descripción de la imagen aquí

Mi pregunta es, ¿por qué vemos el propio agujero negro? Si está absorbiendo material de todas las direcciones, entonces el material no debería estar cubriendo el agujero negro, no simplemente girando a su alrededor para ser absorbido solo por los lados. Especialmente en el caso de que una estrella fuera succionada, ¿no estaría toda su luz y materia en el disco de acreción encerrando el agujero negro? En otras palabras, ¿por qué el disco de acreción es plano y no una esfera que rodea al agujero negro? Entonces, si esto fuera cierto, no deberíamos poder ver algunos agujeros negros, solo sus discos de acreción a su alrededor.

( publicación antigua/sin revisar: si un agujero negro es esférico y tiene una densidad infinita, entonces estaría absorbiendo objetos de todas las direcciones porque la gravedad sería la misma en todas partes. En otras palabras, ¡el horizonte de sucesos debería estar a su alrededor!

Entiendo que todo orbitaría el agujero negro un poco antes de 'caer', pero dado que la cantidad de materia y luz es tan grande, ¿no debería encerrar el agujero negro y así cubrirlo con una bola de luz? El horizonte de eventos sería un caparazón, por lo que no podríamos ver algunos agujeros negros, lo que significaría que podría haber miles de millones más por ahí.

En cuanto a los otros agujeros negros que hemos visto/probado, si la información anterior es cierta, entonces tal vez sean el resultado de agujeros negros con polos de baja fuerza/gravedad/magnetismo/energía. Posiblemente podrían ser un disco de algún tipo o tener una distribución desigual de densidad, cualquiera de los cuales podría conducir al horizonte de eventos plano, tal vez incluso a ambos.

Los polos en un agujero negro también ayudarían a explicar los cuásares que salen disparados de algunos. Dado que la atracción gravitacional no sería tan grande desde los polos de un agujero negro, esto permitiría que los cuásares emitieran un rayo (de lo contrario, tendrían que ir más rápido que la velocidad de escape, que es la velocidad de la luz).

Tal vez los cuásares sean incluso los agujeros negros de los que hablé antes, y es por eso que no verías un horizonte de sucesos, solo un caparazón de luz brillante.

No soy un experto en astronomía, pero si alguna de estas teorías suena plausible, ¡házmelo saber! Solo buscaba alguna explicación, pensé en esto antes y no pude resolverlo, aunque podría estar completamente equivocado. ¡Gracias!)

¿Puede reformular esto para hacer una sola pregunta específica y clara? La pregunta planteada en el título no parece estar en el cuerpo de la publicación.
¡Sí, lo siento, estaba teniendo problemas para descubrir cómo ponerlo!
Hola Kimberly, bienvenida a Astronomy. Su pregunta "¿por qué vemos el agujero negro en sí?" es imposible de responder, ya que se basa en una suposición incorrecta. ¿Puede dar un ejemplo de dónde "vemos" un agujero negro? No estoy al tanto de ninguno. Detectamos agujeros negros por inferencia : órbitas estelares, radiación intensa de un disco de acreción, ondas gravitacionales, etc. Las impresiones de los artistas son simplemente eso: impresiones , no observación real. Wikipedia es un buen comienzo para una mejor comprensión. :-)
Quizás su verdadera pregunta sea sobre la forma del disco de acreción. De hecho, ya existe exactamente esa pregunta en nuestro sitio: consulte Discos de acreción: ¿por qué tienen forma de disco en lugar de esféricos? .
¡Gracias! No, sabía que no podemos ver ningún agujero negro, pero casi siempre se describen de la forma en que se muestra en la imagen, por lo que puse comillas alrededor de 'ver'. ¡No estaba tratando de hacer referencia a que en realidad podíamos verlos! Y sí, esa es la pregunta que estaba tratando de resolver, ¡muchas gracias!
@Chappo tenemos una imagen de al menos un agujero negro, el del centro de M87. También es una pregunta justa preguntar, ¿por qué, cuando se producen simulaciones o se producen impresiones de artistas, los agujeros negros se muestran de esta manera?

Respuestas (2)

Bueno, no funciona exactamente como lo describes. La materia no cae simplemente en un agujero negro.

Un agujero negro todavía tiene una masa finita, lo que significa que otra materia orbita alrededor de él como lo haría un objeto comparable de la misma masa, como una estrella. De hecho, la perturbación gravitacional que provoca de esta manera suele ser la forma en que determinamos que hay, por ejemplo, agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias.

Ahora, la luz de la que hablas es un disco de acreción. Cuando una estrella orbita alrededor de un agujero negro, la estrella puede romperse debido a la variación gravitacional de la estrella como consecuencia del agujero negro cercano. La materia de la estrella comienza a orbitar el agujero negro, pero no puede hacerlo en ninguna dirección. Debido a la conservación del momento angular (la estrella misma estaba girando) se ve obligada a girar en una trayectoria circular específica, eso es lo que llamamos el disco de acreción y es la razón por la que no se convierte en una enorme esfera de luz. En cuanto a la luz en sí, no puede orbitar, se desvía o queda atrapada en el interior.

¡Bueno! Sí, eso puedo entender gracias! Lo que no entiendo es que si el momento angular de cada estrella/objeto es diferente (y no todos lo son, pero la mayoría), ¿no habría un montón de órbitas variables alrededor del agujero negro, no solo la acumulación plana? disco con casi las mismas órbitas? Además, sí, tienes razón, la luz no orbita, lo siento, no quise decir eso. Estaba tratando de describir la lente gravitacional pero no podía recordar la palabra. ¡gracias!
@Kimberly Pero la luz puede orbitar un agujero negro, en la esfera de fotones , aunque como menciona ese artículo, esas órbitas rara vez son estables. Y, por supuesto, los fotones en la esfera de fotones no son visibles para los observadores fuera de la esfera de fotones.
@Kimberly Bailey Ah, entiendo lo que quieres decir. La respuesta es que el espacio está realmente vacío. Para que un disco de acreción formara una estrella, tenía que orbitar y, por lo tanto, estar en su vecindad. Para darle un poco de perspectiva: cuando nuestra galaxia colisiona con Andrómeda, las posibilidades de que ninguna estrella colisione son bastante altas, solo porque las distancias entre ellas son inmensamente vastas. El disco de acreción desaparece antes de que exista la posibilidad de que aparezca un segundo.
^^ Oh wow, eso es muy interesante, no lo sabía!!
Bien, ¡eso tiene sentido! Entonces, ¿realmente las posibilidades de que una sola estrella orbite un agujero negro son bastante bajas, y múltiples objetos/estrellas son casi nulas? Eso explicaría muchas cosas, ¡gracias por toda la información y ayuda!

Para estar completamente cubierto por material, tendría que estar rodeado de material en primer lugar.

Tengo entendido que la mayor parte de la materia en el universo tiende a organizarse en un plano o alguna descripción (tal vez porque es una orientación mucho más simple; o la mayor parte del material proviene de estrellas / supernovas, y en cualquier cosa que gire en múltiples direcciones a la vez, esas rotaciones se suman para ser uno solo).

Diablos, puede haber agujeros negros que actualmente (menos ToF ligero) están rodeados por discos de acreción. Pero es mucho menos probable que suceda (¿cuántos discos necesitas para cubrir una pelota?), y no lo sabrías porque no puedes verlo.

La única forma de saberlo con certeza es esperar a que se descubra un agujero negro de este tipo debido a su masa, y luego que se vea un conjunto brillante de discos oscureciéndolo. (Aunque, con la distancia y un disco lo suficientemente brillante, esto podría suceder con solo uno).

¿Qué quieres decir con "rodeado de discos de acreción"?
Que haya suficiente alrededor del agujero negro para que el número de caminos directos (que no se crucen con un disco) entre el horizonte de eventos y el observador sea bajo o cero. Eso suponiendo que los discos que se cruzan pueden existir durante el tiempo suficiente para que se noten antes de interferir entre sí. (y se están formando suficientes que más de uno sucede al mismo tiempo). No tengo idea de cuánto de mi comprensión es solo geometría que está completamente mal en esta escala.
Los discos de acreción son un poco como los anillos de Saturno. Giran en el plano ecuatorial del agujero negro, por lo que realmente no puedes tener 2 discos de acreción intersectados como ese. Además, a diferencia de la gravedad newtoniana, donde puedes tener órbitas en prácticamente cualquier plano, las órbitas alrededor de un BH giratorio están fuertemente restringidas. Incluso las cosas que se acercan al BH desde un ángulo extraño se ven forzadas a entrar en una órbita ecuatorial debido al arrastre del marco .
Haces un buen punto. ¿Cuánto tiempo debería tomar para que todo se alinee con el plano ecuatorial? Si se me ocurre una forma decente de expresarlo, editaré mi respuesta. Siéntase libre, si alguien cree que puede mejorarlo.
Con agujeros negros, "¿Cuánto tiempo?" las preguntas son complicadas debido a la dilatación del tiempo, por lo que los procesos parecen más lentos para los observadores distantes. Pero en el marco de tiempo de los cuerpos que caen hacia el BH, las cosas suceden bastante rápido, ya que todo se mueve a velocidades relativistas. No todo lo que cae hacia el BH queda dentro del horizonte de sucesos. Puede desviarse en una trayectoria hiperbólica. O puede chocar con materia en el disco de acreción. Tales colisiones son extremadamente violentas y tienden a expulsar una buena cantidad de "metralla", parte de la cual puede ser expulsada en chorros por el poderoso campo magnético del disco.
¿Hay mucha diferencia en el tiempo que toma si estás a 1 año de distancia o algo así como a 5 días de distancia? Lo importante aquí es lo que ves desde muy lejos, no lo que realmente está pasando.
Eche un vistazo a physics.stackexchange.com/q/235307/123208 y las preguntas vinculadas y relacionadas.
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