¿Por qué los agujeros negros se ahogan?

Leí que un agujero negro a veces puede "ahogarse" en una estrella:

"... la materia estelar interrumpida estaba generando tanta radiación que empujó hacia atrás en el infall. El agujero negro se estaba asfixiando en la materia que caía rápidamente".

¿Por qué se atraganta un agujero negro? ¿Cómo logran los astrónomos observar este raro evento?

Existe un límite para la rapidez con que un agujero negro puede acumular materia. Cuando una estrella se acerca a un agujero negro, puede ser interrumpida por la marea y separada. El material de la estrella 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 se formará un "disco de acreción". La viscosidad en el disco puede transportar el momento angular hacia afuera, permitiendo que el material caiga a través del horizonte de eventos. La velocidad máxima a la que el agujero negro puede tragar masa será controlada por la velocidad a la que el material puede alcanzar las partes internas del disco de acreción.

Si el disco de acreción está muy caliente y luminoso, podría haber un límite en la rapidez con 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 "expulsar" cualquier material nuevo que caiga hacia el agujero negro. Este es entonces un fenómeno autorregulador porque la luminosidad del disco se deriva del material que cae sobre él, por lo que se establecerá un equilibrio que limitará la velocidad de acreción a la que produce la suficiente luminosidad que permite que continúe la acreción. Este límite en la tasa de acumulación es lo que el artículo al que se refiere se refiere a "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 cual 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 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 tragándose una estrella de aproximadamente una masa solar.

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

Leí que un agujero negro a veces puede "ahogarse" en una estrella: "... la materia estelar interrumpida estaba generando tanta radiación que empujó hacia atrás en el infall. El agujero negro se estaba ahogando en la materia que se estaba inflando rápidamente".

Leí el informe y pensé que era razonable, y en línea con la respuesta de Rob. Pero tenga en cuenta que no hay certeza de que esto es lo que realmente sucedió. Vieron un evento "transitorio óptico" muy brillante, aproximadamente diez veces más brillante que una supernova normal. Vea el documento sobre arXiv: un transitorio UV luminoso y de rápido crecimiento 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 en órbita Swift y el telescopio Hobby-Eberly gigante 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 sus observaciones telescópicas de lo real ".

Se les ocurrió lo que pensaron que era la mejor opción. Pero no sabemos con certeza si en realidad se trataba de un agujero negro "asfixiado" en una estrella.

¿Por qué se atraganta un agujero negro?

No lo sabemos con certeza. Tenga en cuenta que en el documento de las páginas 8 y 9 hablan de una interpretación GRB fuera del eje. Es posible que esto sea lo que sucedió. O algo completamente distinto. 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 resumen agradable:

"El escenario de interrupción de las mareas 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 que se atragantó con una estrella. Lo que vieron fue un transitorio óptico. Algo que parecía una supernova, pero que no se ajustaba al patrón de supernova. Entonces piensan que fue la interrupción de una estrella por un agujero negro.