Esta respuesta a ¿Qué define el plano de un disco de acreción alrededor de un agujero negro? menciona el proceso de Penrose como un mecanismo potencial que podría cambiar el eje del momento angular orbital de un disco de acreción alrededor de un agujero negro lejos del eje original de la fuente de la materia entrante (por ejemplo, una estrella compañera, una galaxia) y hacia el negro eje de rotación del agujero.
Aquí solo estoy preguntando si el proceso teórico de Penrose alguna vez se ha relacionado con una observación, o si se ha utilizado como parte de una posible explicación de un fenómeno observado.
Una idea principal para las observaciones de fenómenos astrofísicos relacionados con el proceso de Penrose (canónico) se refiere al " proceso de colisión de Penrose ". El proceso canónico de Penrose implica la descomposición de una sola partícula para extraer energía de la ergosfera, pero se sabe que esto no es particularmente eficiente. Las "colisiones" de partículas en la ergosfera son potencialmente más eficientes, ya que "la 'colisión' de múltiples partículas puede alcanzar una energía arbitrariamente alta en el centro de masa en el límite del giro extremo del agujero negro". Una posibilidad para las observaciones astrofísicas es el "potencial para mejorar la aniquilación de partículas de materia oscura en las proximidades de un agujero negro supermasivo".
De la sección de discusión del artículo de Schnittman:
A pesar de la amplia variedad de resultados fundamentales y fascinantes descritos en las secciones anteriores, según la mayoría de los informes, es poco probable que el proceso de colisión de Penrose desempeñe un papel significativo en los procesos astrofísicos. Incluso las reacciones de mayor eficiencia solo pueden proporcionar aumentos de energía del orden de un factor de diez, muy por debajo de las partículas ultrarrelativistas que se ven en los estallidos de rayos gamma o en los núcleos galácticos activos1. Y en cualquier caso, incluso esos eventos de eficiencia moderadamente alta requieren un ajuste tan fino de las condiciones iniciales que probablemente sean imposibles de realizar en un entorno natural. Una excepción potencial (aunque ciertamente especulativa) es la aniquilación de partículas de materia oscura (DM) en la ergosfera alrededor de un agujero negro de Kerr... El modelo de aniquilación más simple produce dos fotones de igual energía y ángulo isotrópico en el marco del centro de masa de las partículas de DM que reaccionan. Estos fotones luego se propagan a un observador en el infinito, donde se pueden sumar para producir imágenes y espectros... Si consideramos que el umbral de energía del centro de masa es moderado, encontramos que la mayoría de los fotones de aniquilación son producidos dentro de la región de la ergosfera y, por lo tanto, son sondas sensibles del proceso de Penrose.
Un agujero negro que está incrustado en un campo magnético uniforme puede dar lugar a un "proceso de Penrose electromagnético", pero no está claro si estos efectos serían observables, por ejemplo, en la polarización de la luz observada por el Event Horizon Telescope.
La segunda idea se refiere al origen de los chorros astrofísicos relativistas, pero esto no implica directamente el proceso canónico de Penrose. La explicación actualmente aceptada para los jets es el proceso Blandford-Znajek , aunque hubo bastante controversia en torno a él en la década de 1990 . Todas las principales alternativas a este proceso para explicar los chorros tienen en común el llamado "proceso de Penrose magnetohidrodinámico", que no es un proceso de Penrose propiamente dicho , sino que está inspirado en él. De este papel :
En el proceso original de Penrose, tales partículas se crean a través de una interacción de corto alcance (colisiones, decaimiento) con otras partículas, que obtienen energía positiva y se la llevan [ver Williams (2004) para conocer los intentos modernos de desarrollar esta idea en aplicaciones a la astrofísica]. chorros]. Sin embargo, las partículas cargadas eléctricamente también pueden ser empujadas a órbitas con energía negativa por la fuerza de Lorentz, y esto es lo que hace posible el llamado 'proceso MHD Penrose'.
En el proceso MHD Penrose, el plasma ergosférico y el campo magnético juegan papeles similares a los de las partículas de energía negativa y positiva en el proceso canónico de Penrose. Consulte la sección de discusión de esto para obtener detalles de por qué el proceso canónico de Penrose se considera un caso especial para partículas individuales como fotones, ondas electromagnéticas de alta frecuencia y polvo. La ergosfera es crucial para el proceso de Blandford-Znajek, pero teóricamente es un asunto incierto . En el futuro, las investigaciones de los chorros pueden arrojar luz sobre el proceso canónico de Penrose u otros procesos similares.
El proceso de Penrose consiste en extraer energía de los BH con una ergosfera. Los BH giratorios tienen una ergosfera. La fusión de BH será rotativa. En 3 casos de 50 o más eventos de ondas gravitacionales en LIGO-Virgo, las ondas electromagnéticas se registraron aproximadamente al mismo tiempo que las ondas gravitacionales y desde el mismo origen. La fusión oscurecería/absorbería tal energía en todo menos en una trayectoria estrecha, lo que puede explicar el bajo porcentaje de detección. Cualquiera que busque esto podría considerar el caso comparativo de giros en la misma dirección y en dirección opuesta. Estaria interesado.
J. Chomel
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