Explica por qué un agujero negro produce luz cuando destroza una estrella

Los agujeros negros supermasivos parecen estar presentes en el núcleo de casi todas las galaxias. De vez en cuando, una estrella se acerca demasiado a uno de estos monstruos y experimenta lo que se llama un evento de perturbación de marea. La gravedad del agujero negro destroza la estrella, provocando una enorme explosión de radiación. Hemos observado que esto sucede varias veces.

Pero no sabemos del todo por qué sucede esto: «eso» se refiere específicamente a la explosión de radiación. Después de todo, las estrellas producen radiación a través de la fusión, y la perturbación de las mareas produce la espaguetización de la estrella, deteniendo efectivamente las reacciones de fusión. Los agujeros negros brillan cuando se alimentan de material, pero este proceso no se parece en nada al repentino estallido de radiación causado por una perturbación de marea.

Resulta que no sabemos del todo cómo se produce la radiación. Hay varias ideas en competencia, pero no pudimos determinar cuál de ellas se ajusta mejor a los datos. Sin embargo, los científicos aprovecharon un paquete de software actualizado para modelar un evento de perturbación de mareas y demostrar que su modelo mejorado se ajusta bastante bien a nuestras observaciones.

Simulación de espaguetificación

Como se mencionó anteriormente, no estamos completamente seguros de la fuente de radiación en los eventos de perturbación de mareas. Sí, son grandes y catastróficos, por lo que un poco de radiación no es una sorpresa. Pero explicar los detalles de esa radiación (qué longitudes de onda predominan, con qué rapidez sube y baja su intensidad, etc.) – puede decirnos algo sobre la física que domina estos eventos.

Idealmente, el software debería actuar como un puente entre la física de una marea y nuestras observaciones de la radiación que producen. Si simulamos una perturbación realista y conocemos la física correcta, entonces el software debería producir una explosión de radiación que coincida adecuadamente con nuestras observaciones de estos eventos. Desafortunadamente, hasta ahora el software nos ha decepcionado; Para mantener las cosas computacionalmente manejables, tuvimos que tomar muchos atajos que plantearon dudas sobre el realismo de nuestras simulaciones.

El nuevo trabajo, realizado por Elad Steinberg y Nicholas Stone de la Universidad Hebrea, se basa en un paquete de software llamado RICH capaz de rastrear el movimiento de fluidos (técnicamente llamado hidrodinámica). E incluso si los restos de una estrella no son fluidos en el sentido de los líquidos que conocemos aquí en la Tierra, su comportamiento está dictado principalmente por la mecánica de fluidos. RICH se actualizó recientemente para modelar mejor la emisión y absorción de radiación por los materiales en el fluido, lo que lo hizo más adecuado para modelar las alteraciones de las mareas.

Los investigadores aún tuvieron que tomar algunos atajos para garantizar que los cálculos pudieran completarse en un período de tiempo realista. La versión de la gravedad utilizada en la simulación no es totalmente relativista y sólo se aproxima en la zona más cercana al agujero negro. Pero eso aceleró los cálculos lo suficiente como para permitir a los investigadores seguir los restos de la estrella desde la espaguetificación hasta la producción máxima de radiación del evento, un período de casi 70 días.