¿Por qué los agujeros negros tienen chorros y discos de acreción?

Si los agujeros negros supermasivos poseen la gravedad requerida para evitar el escape de fotones y otras partículas de masa, ¿por qué se forman chorros y discos de acreción?

Ellos parecen indicar que algo está viniendo hacia fuera del agujero negro, mientras que matemáticas y física parecen decirnos que esto es imposible.

Parece que los agujeros negros supermasivos solo ejercen gravedad hacia ellos mismos.

Cuando se trata de discos de acreción, no sale nada del agujero negro. Eso es solo materia en órbita, aunque se gira un poco arrastrando el marco. Incluso a alta gravedad, todavía existe la capacidad de orbitar alrededor de un cuerpo masivo. La fuerza gravitacional ya se está "agotando" para causar la órbita (explica la fuerza centrípeta), por lo que no hay necesidad de que caiga el gas.

En cuanto a los jets, por lo que puedo decir, no hay una explicación única (no estoy seguro de esto). Una explicación candidata es el proceso Blandford-Znajek ¹

La siguiente imagen es de Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy , de Kip S. Thorne :

Básicamente, la mayoría de los agujeros negros giran y, a veces, la rotación intensa puede causar fuerzas que superan la gravedad, incluso en unos pocos órdenes de magnitud.

Cuando un agujero negro gira, las líneas de campo magnético ancladas a él ² giran junto con él. Luego se arroja plasma (del disco de acreción) a lo largo de estas líneas, de forma similar a lo que sucede cuando se coloca una canica en una copa cónica y se gira. Esto se representa en la primera imagen.

En la segunda imagen, la corriente pasa a través de las líneas de campo (no entiendo esta tan bien como la primera, sin embargo, esta publicación tiene una explicación razonable ), acelera el plasma con un mecanismo similar a un cañón de riel electromagnético . Esta es otra forma de crear chorros.

Tenga en cuenta que la energía aquí proviene de la energía rotacional del BH, no de la energía de masa de los "contenidos" del BH (que se pierde en el universo a menos que consideremos la radiación de Hawking)

(Revisaré el documento más de cerca cuando tenga tiempo y actualizaré la respuesta en consecuencia. Comentarios apreciados)

^{1. Blandford, RD, y Znajek, RL (1977). Extracción electromagnética de energía de los agujeros negros de Kerr. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, 179, 433-456.}

^{2. Si bien el teorema de no cabello prohíbe que un agujero negro desnudo posea líneas de campo magnético, uno con un disco de acreción puede tenerlos ya que las líneas de campo no pueden "escapar" a través del disco.}

Un disco de acreción es algo que orbita alrededor del agujero negro a medida que cae dentro de él. O sería posible que las partículas estén en algún tipo de órbita alrededor del agujero negro. Este disco estaría fuera del horizonte de eventos, por lo que no está realmente "en" el agujero negro.

Los chorros se forman de manera similar. Las partículas que giran en el agujero negro generan radiación que parece ser "emitida" por el agujero negro.

Las cosas solo parecen estar saliendo del agujero negro, pero realmente están sucediendo fuera del horizonte de eventos. El disco y los chorros están formados por la interacción de partículas a medida que se mueven alrededor del agujero negro y entran en el horizonte de eventos.