¿Por qué los agujeros negros se ahogan?

Hay un límite en la rapidez con la que un agujero negro puede acumular materia. A medida que una estrella se acerca a un agujero negro, la marea puede interrumpirla y separarla. El material de la estrella luego caerá hacia el agujero negro y, al hacerlo, la energía potencial gravitacional se calentará. Ahora, el material estelar normalmente no podría caer directamente en el agujero negro: se debe conservar el momento angular, por lo que primero formará un "disco de acreción". La viscosidad en el disco puede transportar el momento angular hacia el exterior, lo que permite que el material caiga a través del horizonte de eventos. La velocidad máxima a la que el agujero negro puede tragar masa estará controlada por la velocidad a la que el material puede llegar a las partes internas del disco de acreción.

Si el disco de acreción es muy caliente y luminoso, podría haber un límite en la rapidez con la que se le puede agregar material. Esto se conoce como el límite de Eddington . Básicamente, lo que sucede es que la radiación de las partes internas del disco de acreción es tan intensa que puede "llevar a volar" cualquier material nuevo que caiga hacia el agujero negro. Este es entonces un fenómeno de autorregulación porque la luminosidad del disco se deriva del material que cae sobre él, por lo que se establecerá un equilibrio que limita la tasa de acreción a la que produce solo la luminosidad suficiente para permitir que la acreción continúe. Este límite en la tasa de acumulación es lo que el artículo al que se refiere significa "asfixia".

Se establece una estimación de la tasa de acreción máxima igualando la luminosidad de acreción y la luminosidad de Eddington (la luminosidad máxima que puede tener un objeto antes de que la presión de radiación detenga la acreción). Esto a su vez depende de la eficiencia$\epsilon \sim 0.1$con el que la energía potencial gravitacional se convierte en radiación a medida que el material cae en el agujero negro.

El artículo de la revista que informa sobre este descubrimiento - Vinko et al. (2015) - analice la curva de luz del evento y sugiera que este es un agujero negro de$10^{5}$a$10^{6}$masas solares, interrumpiendo y tragando una estrella de aproximadamente una masa solar.

La luminosidad de Eddington (para la acumulación esférica) sería$\leq 3\times 10^{10}$luminosidades solares, pero esta cosa tenía una luminosidad máxima (incluso en rayos X) de$10^{11}$luminosidades solares indicando que debe estar en el régimen donde la presión de radiación reduciría la tasa de acreción. Para suministrar esta luminosidad se requeriría$\epsilon \dot{M} c^2 \sim 10^{11} L_{\odot}$. Para$\epsilon \sim 0.1$esto da una tasa máxima de acreción de masa$\dot{M} \sim 2\times 10^{-4} M_{\odot}$por día. Por lo tanto, llevaría más de 10 años "tragarse" la estrella incluso a este ritmo máximo.

Leí que un agujero negro en algún momento puede "atragantarse" con una estrella: "... la materia estelar interrumpida estaba generando tanta radiación que empujaba hacia atrás. El agujero negro se estaba ahogando con la materia que caía rápidamente".

Leí el informe y pensé que era razonable y estaba en línea con la respuesta de Rob. Pero tenga en cuenta que no hay certeza de que esto sea lo que realmente sucedió. Vieron un evento "transitorio óptico" muy brillante, unas diez veces más brillante que una supernova normal. Consulte el documento sobre arXiv: un transitorio ultravioleta luminoso y de rápido aumento descubierto por ROTSE: ¿un evento de interrupción de las mareas? Hay un signo de interrogación al final del título, no lo saben con certeza. Y mira esto del artículo de noticias:

"Para reducirlo a cuatro posibilidades, estudiaron a Dougie con el telescopio Swift en órbita y el telescopio gigante Hobby-Eberly en McDonald, e hicieron modelos de computadora. Estos modelos mostraron cómo se comportaría la luz de Dougie si fuera creada por diferentes procesos físicos. Los astrónomos luego comparó los diferentes Dougies teóricos con las observaciones de su telescopio de la cosa real".

Se les ocurrió lo que pensaron que era la mejor opción. Pero no sabemos con certeza si esto fue en realidad un agujero negro "ahogado" en una estrella.

¿Por qué se ahoga un agujero negro?

No lo sabemos con seguridad. Tenga en cuenta que en el documento de las páginas 8 y 9 se habla de una interpretación GRB fuera del eje. Es posible que esto sea lo que sucedió. O algo completamente diferente. La idea de la interrupción de las mareas parece encajar bien, pero no lo saben con certeza. De todos modos, eche un vistazo al resumen en la página 12 para un buen resumen:

"El escenario de interrupción de la marea se exploró ajustando el evento a una versión modificada del modelo presentado en Guillochon et al. (2014). El modelo TDE produjo un buen ajuste a la evolución fotométrica y espectral de la llamarada, con la mayor probabilidad modelos que sugieren una interrupción de una estrella de masa solar por un agujero negro".

¿Cómo logran los astrónomos observar este raro evento?

En realidad, no observaron un agujero negro ahogándose en una estrella. Lo que vieron fue un transitorio óptico. Algo que parecía una supernova, pero que no encajaba en el patrón de supernova. Así que creen que fue la interrupción de una estrella por un agujero negro.