Astronomía

¿Podría un púlsar en órbita alrededor de un agujero negro alimentar al agujero negro con su radiación?

¿Podría un púlsar en órbita alrededor de un agujero negro alimentar al agujero negro con su radiación?


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¿Podría el agujero negro consumir la radiación? Si es así, ¿podría la radiación del púlsar absorbida por el agujero negro hacer que crezca de manera constante más masiva en el transcurso de miles de millones o billones de años?


Teniendo el púlsar emitiendo radiación sin decaer, el agujero negro sin decaer a través de la radiación de Hawking y también las órbitas de ambos objetos sin decaer y en una dinámica particular, yo diría que sí, muuuuy lentamente.

Lo que pasa es que la radiación del púlsar proviene de partículas que caen en él (polvo, etc.) y son "reorientadas y disparadas" (hablando en términos generales) como radiación de alta energía cerca de los polos debido al campo magnético. El agujero negro atraería incluso más partículas que el púlsar, por lo que considerando ambos objetos en un espacio con la misma densidad de partículas, el agujero negro por sí solo debería absorber más materia / energía en comparación con la materia / energía del haz del púlsar.

También considere las implicaciones orbitales. Un agujero negro (a menos que sea supermasivo en el centro de las galaxias) y los púlsares tienen masas equivalentes. No es lo mismo, pero no es diferente en órdenes de magnitud si el agujero negro es un remanente estelar como el púlsar. Eso significa que la órbita será, probablemente, más como un sistema de estrella doble, con el agujero negro moviéndose también alrededor del centro de masas (se puede pensar en ello como sistema de órbita Plutón-Caronte). Ahora. Considere cómo se forman las estrellas (a partir de una nube de polvo, comienza a colapsar, gana impulso angular, etc.). Lo más probable es que las órbitas y los giros de ambos objetos estén en planos muy similares. Piense que los rayos del púlsar se disparan principalmente desde los polos (aunque con cierta inclinación). Creo que es casi imposible para una estrella formada naturalmente que una se convierta en púlsar, la otra en agujero negro, y también orbitan de manera que los rayos del púlsar vayan a alimentar al agujero negro. Los rayos simplemente escaparían del sistema, formando ~ 90º en relación con la línea del agujero negro del púlsar.

Por último, sobre la "alimentación". Consideremos que todo lo anterior es posible, pero muy improbable. Tenemos un escenario en el que la órbita de un púlsar es ~ 90º en comparación con su giro, como Sol-Urano. Luego, una fracción del tiempo alimenta al agujero negro (dos veces al "año"). A veces, los agujeros negros comen estrellas. El tamaño del agujero negro crece cuando come, y es una de las teorías sobre la masa de agujeros negros supermasivos en el centro de la mayoría de las galaxias (solo comiendo ... la otra es la formación directa a través de un colapso repentino de una nube de polvo supermasiva incluso evitando una formación de estrellas). Intento señalar que esta alimentación a través de un haz de púlsar sería súper lenta en comparación con la alimentación directa de la materia circundante como lo hacen los agujeros negros supermasivos.

Yo le diría al agujero negro: Señor, cómete el púlsar :)

Y tal vez se hiciera realidad: considerando períodos de tiempo muy largos, las órbitas decaen. El agujero negro podría chocar / absorber el púlsar (como se detectó recientemente a través de ondas gravitacionales) Finalmente, dependiendo del período de tiempo del que estamos hablando, tenemos que considerar la evaporación del agujero negro a través de la ratificación de Hawking (lo haría más pequeño). Por otro lado, consideré púlsares impulsados ​​por materia que orbita / cae en él. hay otros tipos, por lo que uno impulsado por rotación, después de billones de años, podría desintegrarse en una estrella casi de neutrones. No sé los números, así que tal vez estos efectos sean casi nulos, no estoy seguro.

PD. Esta es mi primera respuesta en StackExchange y no soy un hablante nativo de inglés, se agradecen los comentarios;)


¿Puede la luz orbitar un agujero negro?

Dado que los agujeros negros son los puntos gravitacionales más poderosos de todo el Universo, ¿pueden distorsionar tanto la luz que realmente entre en órbita? ¿Y cómo sería si pudieras sobrevivir y seguir la luz en este viaje alrededor de un agujero negro?

Tenía esta gran pregunta de un espectador. ¿Es posible que la luz orbite un agujero negro?

Considere este experimento mental, primero explicado por Newton. Imagina que tienes un cañón que puede disparar una bala de cañón muy lejos. La pelota volaba hacia abajo y luego se estrellaba contra el suelo. Si dispararas la bala de cañón con más fuerza, volaría más lejos antes de estrellarse contra el suelo. Y si pudieras disparar la bala de cañón lo suficientemente fuerte e ignorar la resistencia del aire & # 8211, viajaría alrededor de la Tierra. La bala de cañón estaría en órbita. Está cayendo hacia la Tierra, pero la curvatura de la Tierra significa que cae constantemente sobre el horizonte.

Esto funciona no solo con balas de cañón, astronautas y satélites, sino también con luz. Este fue uno de los grandes descubrimientos que hizo Einstein sobre la naturaleza de la gravedad. La gravedad no es una fuerza atractiva entre masas, en realidad es una distorsión del espacio-tiempo. Cuando la luz cae en el pozo de gravedad de un objeto masivo, se dobla para seguir la curvatura del espacio-tiempo.

Las galaxias distantes, el Sol e incluso nuestra propia Tierra harán que la luz se desvíe de su camino por su distorsión del espacio-tiempo. Pero es la increíble gravedad de un agujero negro lo que puede atar el espacio-tiempo en nudos. Y sí, hay una región alrededor de un agujero negro donde incluso los fotones se ven obligados a viajar en órbita. De hecho, esta región se conoce como la "esfera de fotones".

Desde lo suficientemente lejos, los agujeros negros actúan como cualquier objeto masivo. Si reemplazara el Sol con un agujero negro de la misma masa, nuestra Tierra continuaría orbitando exactamente de la misma manera. Pero a medida que te acercas más y más al agujero negro, el objeto en órbita necesita ir cada vez más rápido mientras gira alrededor del objeto masivo. La esfera de fotones es la órbita estable final que puedes tener alrededor de un agujero negro. Y solo la luz, que se mueve a, bueno, la velocidad de la luz, puede existir realmente a esta altitud.

Impresión artística de un agujero negro. Crédito: ESO / L. Calçada

Imagina que pudieras existir justo en la esfera de fotones de un agujero negro. Lo cual no puedes, así que no lo intentes. Podrías apuntar tu linterna en una dirección y ver la luz detrás de ti, después de que haya orbitado completamente el agujero negro. También estarías bañado por la radiación de todos los fotones capturados en esta región. La luz visible puede ser bonita, pero los rayos X y la radiación gamma te cocinarían como un horno.

Debajo de la esfera de fotones solo verías oscuridad. Allí abajo está el horizonte de sucesos, el punto sin retorno de la luz. Y arriba verías el Universo distorsionado por la gravedad masiva del agujero negro. Vería todo el cielo en su vista, incluso estrellas que normalmente estarían oscurecidas por el agujero negro, mientras se envuelven alrededor de su gravedad. Sería un lugar increíble y mortal para estar, pero seguro que sería mejor que caer por debajo del horizonte de eventos.

Si pudieras entrar en la esfera de los fotones, ¿qué tipo de experimentos te gustaría hacer? Cuéntanos en los comentarios a continuación.


Las estrellas de neutrones encerradas en una órbita & # 8216 ferozmente apretada & # 8217 podrían explicar los misterios más grandes del Universo & # 8217

Los científicos creen que estas estrellas eventualmente colisionarán alrededor de 500 millones de años a partir de ahora.

Publicado: 09 de julio de 2020 a las 10:31

Los astrónomos han observado dos estrellas colapsadas de diferentes masas encerradas en una órbita "ferozmente apretada" que, dicen, podría ayudar a arrojar luz sobre algunos de los mayores misterios del Universo.

Conocidas como estrellas de neutrones, estos objetos astronómicos extremadamente densos son restos estelares de una supernova, que empacan cientos de miles de veces la masa de la Tierra en un espacio del tamaño de una ciudad.

Los científicos dijeron que es inusual ver un sistema binario que tiene dos estrellas de neutrones con masas diferentes. Creen que estas estrellas eventualmente colisionarán alrededor de 500 millones de años a partir de ahora, liberando cantidades masivas de energía en forma de ondas gravitacionales y luz.

Leer más sobre las estrellas:

Una de estas estrellas es un púlsar, conocido como PSR J1913 + 1102, que gira y emite rayos de radiación electromagnética desde sus polos.

El primer vistazo de dos estrellas de neutrones colisionando se observó en 2017, abriendo la puerta a una nueva era de la astronomía.

Conocido como GW170817, el espectacular evento ocurrió a 130 millones de años luz de la Vía Láctea, pero la enorme cantidad de materia expulsada de la fusión y su brillo siguió siendo un "misterio inesperado".

El investigador principal, el Dr. Robert Ferdman, de la Facultad de Física de la Universidad de East Anglia, dijo: “La mayoría de las teorías sobre este evento suponían que las estrellas de neutrones encerradas en sistemas binarios son muy similares en masa. Nuestro nuevo descubrimiento cambia estas suposiciones.

“Hemos descubierto un sistema binario que contiene dos estrellas de neutrones con masas muy diferentes. Estas estrellas chocarán y fusionarán en unos 470 millones de años, lo que parece mucho tiempo, pero es solo una pequeña fracción de la edad del Universo ”.

El Dr. Ferdman dijo que como una de las estrellas es "significativamente más grande" que la otra, su influencia gravitacional distorsiona la forma de su compañera, "eliminando grandes cantidades de materia justo antes de que se fusionen y potencialmente interrumpiéndola por completo".

Esto, agregó, resultará en una explosión mucho más poderosa que una colisión de estrellas de neutrones con masas iguales.

Según el Dr. Ferdman, sus hallazgos, publicados en la revista Naturaleza, también destaca que “hay muchos más de estos sistemas, lo que constituye más de uno de cada 10 binarios de estrellas de neutrones dobles fusionados”.

Leer más sobre astronomía:

Los investigadores dicen que las fusiones de estrellas de neutrones podrían ayudar a desvelar algunos de los mayores misterios de la astrofísica, incluida una determinación más precisa de la tasa de expansión del Universo, conocida como la constante de Hubble.

El coautor del estudio, el Dr. Paulo Freire, del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania, agregó: “Tal interrupción permitiría a los astrofísicos obtener importantes pistas nuevas sobre la materia exótica que constituye el interior de estos objetos densos y extremos. .

“Este asunto sigue siendo un gran misterio, es tan denso que los científicos aún no saben de qué está hecho en realidad. Estas densidades están mucho más allá de lo que podemos reproducir en los laboratorios terrestres ".

¿Podrías caminar sobre una estrella de neutrones?

Preguntado por: Elliot Webb, Ashford

No. Una estrella de neutrones tiene un campo gravitacional tan intenso y una temperatura tan alta que no podrías sobrevivir a un encuentro cercano de ningún tipo. En primer lugar, solo llegar a la superficie de la estrella de neutrones sería problemático. Su atracción gravitacional te aceleraría tanto que chocarías contra él a una buena fracción de la velocidad de la luz. Incluso antes de que llegara, la diferencia en la atracción gravitacional entre la cabeza y los pies ya habría desgarrado los átomos constituyentes.

Una vez allí, sin embargo, sus núcleos atómicos y sus electrones libres impactarían la superficie con suficiente energía para provocar reacciones termonucleares cerca de la superficie superdensa. Te convertirías en una nube de rayos gamma y rayos X, ya que tus elementos ligeros se transformaron en una nube de elementos pesados, neutrones y electrones ultrarrelativistas.

Incluso si de alguna manera fueras transportado mágicamente a la estrella de neutrones, evitando así este impacto energético, las temperaturas de un millón de grados en la superficie te vaporizarían (e ionizarían) inmediatamente. La intensa gravedad aplanaría lo que quedaba de ti cuando te fusionaste con la corteza superdensa de la estrella de neutrones. En estas circunstancias, ¡dar un paseo tranquilo sería extremadamente difícil!


Las estrellas pulsantes podrían sondear el espacio-tiempo alrededor de los agujeros negros

Si existe una estrella pulsante cerca del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, donde se cree que acecha un agujero negro gigante, podría arrojar luz sobre el funcionamiento de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, dicen los científicos. Los destellos de luz de una estrella así, llamada púlsar, podrían usarse para determinar cuánto distorsiona el gigantesco agujero negro el espacio-tiempo a su alrededor.

A diferencia de una estrella estándar, los púlsares emiten pulsos de luz constantes que permiten seguir su movimiento con precisión. Un equipo internacional de astrónomos ha propuesto que tal precisión podría crear una mejor comprensión del espacio-tiempo alrededor de un agujero negro.

"Podemos hacerlo mil veces mejor", dijo a SPACE.com el astrónomo Jim Cordes de la Universidad de Cornell en Nueva York.

Seguimiento de la órbita

En la relatividad general, Einstein combinó el espacio y el tiempo en una sola entidad matemática conocida como espacio-tiempo, que se ve afectada por la gravedad. Si la extensión plana del espacio-tiempo pudiera compararse con un colchón, un cuerpo masivo como un agujero negro lo curvaría como una persona sentada en el centro de la cama.

Estas sangrías afectan las órbitas de los cuerpos que las rodean. En lugar de moverse en elipses estables, los objetos en órbita se desplazarán ligeramente, o precesarán, con cada inmersión en el pozo tallado en el espacio-tiempo por el agujero negro. [Galería: Agujeros negros del universo]

"En lugar de mantener la misma posición en el espacio, la elipse gira lentamente", dijo Cordes.

Los astrónomos podrían detectar este movimiento en una estrella midiendo cómo las ondas de luz que produce se acortan o alargan con su movimiento, un proceso conocido como desplazamiento Doppler. Si bien el cambio Doppler causado por la precesión podría medirse en cualquier estrella, los púlsares son mejores candidatos para medir este movimiento, dijeron los investigadores.

Nacidos de ardientes explosiones de supernovas, los púlsares acumulan la masa del sol en el área de una gran ciudad. Giran rápidamente y emiten un rayo de luz constante que parece un pulso que se enciende y se apaga a medida que el rayo gira hacia un observador y se aleja de él.

Al medir cómo cambian las separaciones entre los pulsos con el tiempo, los astrónomos pueden estudiar cómo el púlsar se ha visto afectado por el espacio-tiempo que atraviesa.

"Podemos medir el tiempo de llegada de un pulso y mdash en el caso de uno en el centro galáctico y mdash en aproximadamente un milisegundo", dijo Cordes. "Eso nos da una medición mucho más precisa que simplemente hacer mediciones de desplazamiento Doppler".

A medida que evoluciona la órbita del púlsar, los científicos pueden usar su nueva posición para calcular la gravedad alrededor del agujero negro y la masa del propio gigante.

"Las señales se retrasan por la curvatura del espacio-tiempo", dijeron a SPACE.com por correo electrónico los investigadores Kuo Liu, Norbert Wex y Michael Kramer, todos del Instituto Max Planck en Alemania. "Cuanto más retraso, más cerca tiene que pasar la señal del agujero negro en su camino hacia la Tierra".

Al mismo tiempo, el agujero negro tira del espacio-tiempo a su alrededor en un proceso conocido como efecto Lense-Thiring.

Cordes compara este efecto con sumergir una pelota de baloncesto en una tina de agua. Si la bola gira, arrastra el agua más cercana junto con ella. El agua más lejos tiene un efecto menor.

El espacio-tiempo siente el mismo tirón alrededor de un púlsar.

Los científicos describieron su plan para estudiar los efectos de los púlsares en el espacio-tiempo en un artículo publicado en la edición de marzo del Astrophysical Journal.

En busca de una estrella

Los astrónomos aún tienen que encontrar un púlsar cerca de Sagitario A *, el nombre dado al objeto de radio que se cree que representa el agujero negro central de la Vía Láctea. Pero debido a que los púlsares son un resultado natural en la evolución de las estrellas masivas, Cordes expresó su confianza en que existen muchas. Sin embargo, el centro galáctico está lleno de gas y polvo que dispersan las ondas de radio, ocultando las diminutas estrellas de nuestra vista.

"El púlsar ideal sería uno que gira unos cientos de veces por segundo", dijo Cordes. "A eso lo llamaríamos un púlsar de milisegundos, porque su período de giro sería de unos pocos milisegundos".

Los tics más frecuentes permitirían una mayor precisión en la medición de cómo el púlsar se ve afectado por la curvatura del espacio-tiempo. Se sabe que existen cientos de estas estrellas de neutrones especiales en toda la galaxia.

Desafortunadamente, el gas y el polvo bloquean mejor los destellos de un púlsar de milisegundos que de una estrella que gira más lentamente.

Los púlsares que parpadean una vez por segundo serían el segundo mejor candidato, según Cordes.

"Están menos influenciados por este efecto de dispersión", dijo.

Para ser útil, dicho púlsar debe estar cerca del agujero negro, con un período de solo unos meses o menos. También debería estar inclinado desde el ecuador del agujero negro.

Estos púlsares podrían ser visibles con los telescopios actuales. El Green Bank Telescope en West Virginia y el Extended Very Large Array deberían poder detectar uno en el centro de la galaxia. El MeerKAT, un telescopio de matriz actualmente en construcción en Sudáfrica, también debería ayudar a revelar posibles candidatos. [Video: 9 púlsares revelados por una nueva técnica]

"Realmente no podíamos hacer esto hace 10 años, porque no teníamos radiotelescopios lo suficientemente sensibles, pero los tenemos ahora", dijo Cordes.

Futuros telescopios como el Square Kilometer Array, que estudiarán el cielo desde el hemisferio sur y tendrán una perspectiva que permitirá una mejor vista del centro de la galaxia y harán la búsqueda aún más fácil en otra década, con el potencial de revelar púlsares en todo el centro de la galaxia.

El equipo confía en que es solo cuestión de tiempo.

"Nunca hemos medido un púlsar orbitando un agujero negro, así que este es un territorio nuevo", dijo Cordes. "Podría tener una gran recompensa si pudiéramos encontrar los púlsares adecuados".


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LA VERDAD Y LAS MENTIRAS SOBRE LOS AGUJEROS NEGROS

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Agujero negro devora una estrella de neutrones (NASA / D. Berry)

Los agujeros negros tienen mala reputación. Después de todo, algo que podría tragarte por completo suena bastante aterrador. Son invisibles, así que tal vez haya uno a la vuelta de la esquina y no lo sepamos. Además, ¿no son enormes aspiradoras capaces de destruir cualquier cosa que se les acerque? Una vez que el agujero negro comienza a tirar de algo, ¿no es eso solo un boleto de ida al olvido? Bueno, no todas estas cosas son exactamente ciertas.

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Animación de agujero negro (NASA / A. Hobart)

En primer lugar, no podemos ver el interior de un agujero negro, porque todo lo que pasa por el borde desaparece para siempre. De ahí es en parte de donde proviene el nombre. Pero a menudo es cierto que solo cae una pequeña fracción del material cerca de un agujero negro, mientras que la mayor parte simplemente gira para siempre. La materia que cae cerca del agujero negro se sobrecalienta, y podemos ver eso en rayos X con Chandra.

Usemos una situación hipotética para pensar en los efectos cerca de un agujero negro. Supongamos que nuestro Sol fuera reemplazado de la noche a la mañana por un agujero negro. La verdad es que la Tierra no se movería. Eso es porque nuestra órbita está determinada solo por la masa de la Tierra y el Sol y la distancia entre ellos. Mientras el agujero negro todavía tenga la misma masa que el Sol, permaneceríamos en la misma órbita. Esto muestra que los agujeros negros no siempre lo chupan todo. De hecho, si lo hicieran, ¿no se habría digerido todo el Universo en un gran agujero negro ahora?

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Animación de Star Ripped Apart (ESA)

Piense en el agua que entra por un desagüe. El agua nunca va directamente por un desagüe. En cambio, siempre forma un vórtice o remolino, y la razón de esto es porque siempre tiene algo de giro. Lo mismo ocurre con el gas y el polvo que se canalizan hacia un agujero negro. Si la materia no puede perder su giro, simplemente entrará en órbita como un disco alrededor del agujero negro. Se llama disco de acreción.

Dentro de los discos de acreción alrededor de los agujeros negros, los átomos y las moléculas se empujan entre sí con una ferocidad creciente mientras se frotan en una danza de muerte en espiral mientras son empujados hacia el agujero. Entonces, de alguna manera, estas partículas están luchando por sus vidas cósmicas. Y algunos de ellos ganarán.

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Animación de llamarada de agujero negro (NASA / SAO / CXC / D.Berry)

Si no todo lo que rodea a un agujero negro está condenado, ¿qué sucede con la mayoría de las cosas que no caen?

El material que cae alrededor del agujero negro nunca puede llegar al agujero negro en sí a menos que pierda suficiente momento angular. Una forma de que esto suceda es a través de las salidas. Así es, los agujeros negros no solo absorben material, también lo expulsan. Casi todos los agujeros negros que están acumulando materia también la están expulsando. Esto sucede mientras la materia aún está fuera del agujero negro, ya que, como sabemos, nada puede escapar una vez que está dentro del radio del agujero.

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Animación de la erupción del agujero negro supermasivo (NASA / CXC / A. Hobart)

Así que ahora sabemos que los agujeros negros simplemente no toman cosas, las envían al espacio. Y esto no es solo por diversión. Esto afecta el medio ambiente que los rodea.

Los agujeros negros forman chorros y vientos de espectacular potencia y variedad. La materia es expulsada en muchos casos a grandes velocidades, cercanas a la velocidad de la luz. A veces, los flujos de salida cortan el suministro de combustible del propio agujero negro de materia entrante. Pero estas salidas de energía también pueden tener efectos profundos en el entorno del agujero negro. Las salidas de los agujeros negros supermasivos pueden interrumpir el crecimiento de las galaxias o incluso detener la entrada de gas hacia los centros de los cúmulos de galaxias.

Entonces, los agujeros negros no son completamente negros. Y no son solo los presagios de la destrucción que su nombre podría sugerir. En otras palabras, tal vez no sean solo algo de lo que temer, sino también de asombrar. Resulta que los agujeros negros son una parte increíblemente importante de nuestro ecosistema cósmico. Cuanto más aprendemos sobre los agujeros negros, más parece que deberíamos alegrarnos de que estén presentes.


Planetas con agujeros negros

Keiichi Wada, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, cree que sí. Trabaja en la física de los agujeros negros, pero se ha asociado con colegas que investigan la formación de planetas para ver si la idea es plausible.

“Los dos campos [la formación de planetas y los agujeros negros] son ​​tan diferentes que normalmente no hay interacción entre ellos”, dice Wada. Se propusieron cambiar eso combinando su conocimiento para modelar la formación de planetas alrededor de agujeros negros supermasivos, al igual que Gargantúa en Interestelar.

Los planetas se forman alrededor de las estrellas cuando la gravedad comienza a juntar los granos de polvo en pequeñas bolas, que luego chocan gradualmente entre sí para formar objetos cada vez más grandes. Wada y su equipo querían ver si esto podía suceder alrededor de un agujero negro.

Su modelo, publicado en noviembre de 2019, muestra que a suficiente distancia del agujero negro, al menos a 10 años luz de distancia, el entorno gravitacional es lo suficientemente estable como para que los planetas se formen de la misma manera que lo hacen alrededor de estrellas como nuestro Sol. .

“Este es el primer estudio que afirma la posibilidad de formación directa de objetos planetarios alrededor de agujeros negros supermasivos”, dice Wada. "Esperamos más de 10,000 planetas alrededor de un agujero negro supermasivo porque la cantidad total de polvo [allí] es enorme". Eso es mucho terreno cósmico inexplorado.

Entonces, los planetas podrían formarse potencialmente alrededor de los agujeros negros, pero eso no es garantía de que ofrezcan un entorno propicio para la vida. En la Tierra, los seres vivos dependen enormemente de la luz y el calor del Sol para sobrevivir. Sin el brillo de una estrella, la vida alrededor de un agujero negro probablemente necesitaría una fuente alternativa de energía.

Afortunadamente, puede que no sea demasiado difícil de conseguir. Según un artículo publicado por el Dr. Jeremy Schnittman de la NASA en octubre de 2019, una característica de muchos agujeros negros, el disco de acreción, podría reemplazar al Sol.

El disco de acreción es efectivamente una banda plana de material en cola alrededor del agujero negro esperando ser devorado. A medida que el material cae en espiral hacia el olvido, termina viajando increíblemente rápido y emite enormes cantidades de energía antes de desaparecer más allá del punto de no retorno.

"Todos los agujeros negros que conocemos tienen discos de acreción y son increíblemente brillantes", dice Schnittman. Según sus cálculos, si colocamos un planeta a la distancia correcta del agujero negro, el disco de acreción aparecería del mismo tamaño y brillo que el Sol en nuestro cielo. “Sería muy similar a nuestro Sistema Solar”, dice.

El cielo diurno en un planeta así puede resultar familiar, pero el cielo nocturno sería todo lo contrario. Los centros de las galaxias donde suelen residir los agujeros negros supermasivos están tan repletos de estrellas que, según Schnittman, el cielo nocturno sería 100.000 veces más brillante que el nuestro.

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Sin embargo, esas estrellas no están esparcidas ordenadamente por los cielos. La gravedad del agujero negro acelera el planeta a velocidades tan elevadas que la luz de las estrellas parece provenir de un solo punto frente a ti que es más pequeño que el Sol. "Es como conducir bajo la lluvia", dice Schnittman. Imagínese una nave espacial alcanzando la velocidad máxima en una película de ciencia ficción. "Sin duda se vería espectacular".

Sin embargo, existe un problema con un planeta que se calienta con un disco de acreción. “Emiten mucha más radiación ultravioleta y de rayos X que el Sol”, dice Schnittman. Ese tipo de radiación podría esterilizar potencialmente un planeta habitable. "Necesitarías una atmósfera turbia para bloquearlo", agrega.

Pero eso no es imposible dado lo que ya sabemos sobre los exoplanetas que hemos encontrado orbitando otras estrellas. “Las atmósferas espesas y nebulosas parecen ser bastante comunes”, dice. Por lo tanto, es posible que pueda salirse con la suya siendo como un día caluroso y húmedo constante aquí en la Tierra.


Interestelar Ciencias

Corrección, 9 de noviembre de 2014:Las suposiciones básicas que hice sobre los agujeros negros en esta película eran incorrectas, por lo que las conclusiones que saqué a continuación eran incorrectas. Esto necesita una explicación, así que lea mi publicación de seguimiento que aclara mis errores.

Por lo general, disfruto escribir críticas de películas, son una forma divertida de reunir mis pensamientos sobre una película, analizar su trama, la producción, la escritura e incluso la ciencia.

Es por esa misma razón que temía escribir este. Tenía muchas ganas de ver Interestelar … Pero pensé que era horrible. Un desastre total. Entonces, si está buscando un tldr, ahí está. Yo realmente, De Verdad no me gustó. Y realmente, realmente quería hacerlo.

Lo que lo empeora es que la película podría haber sido realmente genial. La trama general no es mala (si es un refrito de una vieja idea de ciencia ficción), y algunas de las ideas que contiene eran sólidas. Los efectos especiales fueron asombroso. Sobresaliente. Pero no pueden llevar una película con un diálogo plomizo, un presagio obvio, una filosofía torpe y un intento serio pero equivocado de ser profundo. Y muchos de los detalles críticos de la trama eran una mezcolanza de ideas que no tenían sentido.

Y la ciencia. Oh querido. La ciencia.

De ahora en adelante habrá saboteadores, así que te lo advierto, digo yo.

Caldera de parcela

Es difícil resumir la trama, pero aquí están los puntos: en algún momento no especificado en el futuro, probablemente dentro de más de 50 años, el mundo se encuentra en un desastre ecológico. Los cultivos están fallando, los alimentos escasean, miles de millones han muerto. Matthew McConaughey interpreta a Cooper, un ex piloto e ingeniero que ahora lucha por cultivar maíz en su granja junto con su suegro, su hijo y su hija Murph. Su hija se queja de un fantasma en su habitación que intenta enviarle mensajes. Cooper, inicialmente desdeñoso, descubre que los mensajes son reales, están codificados usando la gravedad de alguna manera e incluyen coordenadas a una ubicación en algún lugar dentro de la distancia de conducción.

Cooper y Murph descubren una base secreta de la NASA en esas coordenadas, y le dicen a Cooper que medio siglo antes, se descubrió una "anomalía gravitacional" cerca de Saturno: un agujero de gusano, presumiblemente colocado allí por extraterrestres, también presumiblemente los mismos seres que se comunicaron con Murph usando la gravedad. Se han detectado una docena de planetas habitables en el otro lado y una docena de humanos enviados a explorarlos. Un sistema tiene tres planetas potencialmente habitables, y ahora depende de Cooper pilotar una nave a través del agujero de gusano, averiguar qué planeta es el mejor y salvar a la humanidad dándoles a los humanos un nuevo hogar.

En este punto, la película prácticamente se desmorona, tanto científicamente como en su narración. Por ejemplo, la NASA, a pesar de haber sido desfinanciada décadas antes, de alguna manera tiene la capacidad de lanzar docenas de barcos tripulados que costarían cientos de miles de millones de dólares cada uno (y lo hace, inexplicablemente, acostúmbrate a esa palabra) desde un silo subterráneo que es literalmente justo al lado de sus oficinas de trabajo). No estaba claro por qué las naves tenían que tener una tripulación en lugar de ser robóticas, y la idea de que solo se pudieran enviar datos de bajo ancho de banda (evitando así obtener muchos detalles sobre los planetas) me pareció descarada y torpe dispositivo de trama para que Cooper y su equipo vayan a echar un vistazo por sí mismos.

Cooper pilotea con éxito la nave a través del agujero de gusano (que fue encantador y bastante bien hecho, incluso hasta la explicación muy utilizada de cómo funcionan los agujeros de gusano tomada de Una arruga en el tiempo), y en el otro lado, él y su tripulación encuentran el sistema de tres planetas, que inexplicablemente orbita un agujero negro. Suspiré audiblemente en esta parte. ¿De dónde obtienen el calor y la luz los planetas? Un poco necesitas un estrella para eso. El calor no puede provenir del agujero negro en sí, porque más tarde (inevitablemente) Cooper tiene que entrar en el agujero negro y no se fríe. Entonces, inexplicablemente, los planetas son habitables a pesar de que no hay una fuente de calor cercana.

En este punto, podría seguir y seguir (y seguir y seguir y seguir ...) con los pasos en falso científicos que la película toma a partir de aquí. Permítanme elegir un ejemplo, ya que fue crucial para la trama de la película, pero muestra cuánta ciencia se arrojó por la esclusa.

El planeta que no estaba allí

Resulta que uno de los tres planetas orbita muy cerca del agujero negro, tan cerca que habrá severos efectos relativistas. En relación con un observador distante, el tiempo se ralentiza cerca de un agujero negro (cierto), por lo que una hora en el planeta equivale a siete años transcurridos en la Tierra. De inmediato, este es un gran problema. Para obtener ese tipo de dilatación del tiempo (un factor de aproximadamente 60.000), debes estar justo sobre la superficie del agujero negro, y me refiero a sólo sobre la superficie, prácticamente rozándola. Pero debido a la forma en que los agujeros negros retuercen el espacio, la órbita estable mínima alrededor de un agujero negro debe ser al menos Tres veces el tamaño del propio agujero negro. Los relojes funcionarían un poco más lentamente a esa distancia que para alguien en la Tierra, pero solo en aproximadamente un 20 por ciento.

En otras palabras, Para que el planeta tenga la enorme dilatación del tiempo que se afirma en la película, tendría que estar demasiado cerca del agujero negro para tener una órbita estable.. Bloop! Caería.

Además, está el problema de las mareas. Un lado del planeta está mucho más cerca del agujero negro que el otro lado. La gravedad cambia con la distancia cuanto más lejos estás de la fuente, más débil es la gravedad que sientes. El cambio en la fuerza de la gravedad del agujero negro a través del diámetro de un planeta es muy grande, creando una fuerza de marea que estira el planeta. Que cerca de un agujero negro, la fuerza de la marea es enorme, mente (y planeta) increíblemente enorme. Tan grande que el planeta se haría pedazos, se vaporizaría.

Entonces, si el planeta no se cae, es aplastado literalmente hasta convertirse en vapor. De cualquier manera, no hay planeta.

En la película, por supuesto, el planeta está ahí. The explorers go down and find it covered in water as well as suffering through periodic ginormous tidal waves sweeping around it. These are unexplained, and I assumed they were caused by tides from the black hole … but that doesn’t work either. That close to the black hole, this inexplicably unvaporized planet would be tidally locked, always showing one face toward the hole. There would be huge tidal bulges pointing toward and away from the hole, but they wouldn’t move relative to the surface of the planet. No waves.

Illustration courtesy Chandra X-ray Observatory Center/NASA

The planet’s very existence is just one example of the scientific stumbles in the movie. There are many others. OK, fine, let me give just one more: the ultimate black hole. For the climax of the movie, Cooper has to fall into it. We see a ring of material around the black hole, presumably the accretion disk: a flat, swirling disk of material that is about to fall into the hole. Because of the incredible forces involved, accretion disks are extremadamente hot, like millions of degrees hot. They are so brilliant, they can be seen millions of light-years away and blast out enough radiation to completely destroy any normal material.

Yet Cooper flies over one like he’s flying over Saturn’s rings (literally it was a visual callback to an earlier scene in the movie when they actually fly past Saturn’s rings). In reality, his ship would be flash-heated to a bazillion degrees and he would be nothing more than a thin and very flat stream of subatomic particles. All right all right all right?

Also, for some reason, we don’t see the accretion disk moving it’s static, frozen, when in reality it would be whirling madly around the black hole. And, due to the tides I mentioned earlier, as Cooper fell in he would’ve been torn apart.

The Play’s the Thing

You may think this is nitpicking, and in a sense it is I can happily forgive bad science if good science would get in the way of the storytelling. But in this case, the science is critical to the storytelling: This movie is all about black holes. In fact, one of the executive producers is theoretical physicist Kip Thorne (one of the robots in the movie is named KIPP, which made me smile), a scientist for whom I have quite a bit of respect. Thorne’s participation got some press, mostly due to the way black holes in the movie are depicted—and they are visually stunning.

That’s fine, but the thing is, there’s nothing in this movie dealing with black holes you couldn’t find in a college textbook or a Wikipedia page. The ideas of time dilation, warping space, wormholes, even time travel at the end: There’s nothing really new here, and almost all of it has been used in science fiction before. Thorne is a great and very important physicist, and I mean absolutely no disparagement of him, but I’m not sure how the plot of this movie would have been different had he not been involved.

The real problem isn’t with the science, it’s with the story. I’m sure Thorne knew the science was (way) off, but I can guess that director and screenwriter Christopher Nolan chose to ignore those issues in order to advance his story.

Even ignoring the problems with the science, it was the storytelling in the movie that made it nearly unwatchable for me. The characters have very little depth, for one, and the dialogue turned into pure cheese several times.

In a conversation between Cooper and Anne Hathaway’s character about love, she says that love is an artifact of a higher dimension (what does that even mean?) and “transcends the limits of time and space,” as if it’s a physical force—an allusion to gravity, which, critically to the plot, does transcend dimensions, time, and space. The dialogue here was stilted to say the least, and it gets worse when Matt Damon’s character talks about a parent’s love for his children, saying, “Our evolution has yet to transcend that simple barrier.” Who talks like that? The movie is riddled with attempts to be profound, but due in part to the clunky dialogue it just sounds silly.

The plotting was just as laborious. The setup was ham-fisted and plodding it was obvious immediately that Murph’s “ghost” would turn out to be a black-hole-diving time-traveling Cooper, and that the aliens were in fact advanced humans from the future. They apparently created the black hole and wormhole in the first place, manipulating time and events so things had to unfold the way they did. That part was interesting, though by no means new Kurt Vonnegut covered this thoroughly in The Sirens of Titan, for example. This might not seem obvious to folks who haven’t watched or read a lot of science fiction, which is fine, but for it to be the Big Reveal fell pretty flat for me.

There were obvious nods to 2001, 2010, and several other movies. And sometimes more than just nods … in an early scene, before he leaves for his space voyage, Cooper decides to give his daughter a gift. It turns out to be a wristwatch, which later in the movie proves critical in her being able to save the world.

I almost yelled at the screen during that scene. In the movie Contacto, McConaughey’s character gives Jodie Foster’s character a compass before she goes on her space voyage, and tells her it might just save her life (which it eventually does). The same actor in a similar movie performs the same gift-giving act with a similar gift that turns out to have similar plot results.


New Pulsar Reveals Feeding Habits of Milky Way’s Black Hole

A team of astronomers, including Heino Falcke (Radboud University Nijmegen/ ASTRON) and Adam Deller (ASTRON), has discovered radio pulses from a neutron star practically next door to the supermassive black hole which resides at the center of the Milky Way. Radio ‘pulsars’ are rapidly spinning neutron stars, ubiquitous in the rest of the Milky Way but until now perplexingly unseen in the Galactic Center region. By studying the pulsar emission, the team was able to show that the matter being gobbled by the supermassive black hole is pervaded by a magnetic field strong enough to regulate the black hole’s feeding habits and to explain its radio and X-ray glow.

Artist’s impression of PSR J1745-2900, a pulsar with a very high magnetic field (‘magnetar’) in direct vicinity of the central source of our Galaxy, a supermassive black hole of approximately 4 million times the mass of our Sun. Measurements of the pulsar imply that a strong magnetic field exists in the vicinity around the black hole. Image Credit: MPIfR/Ralph Eatough

The discovery of a pulsar closely orbiting the candidate supermassive black hole at the center of the Milky Way (called Sagittarius A*, or Sgr A* in short) has been one of the main aims of pulsar astronomers for the last 20 years. Pulsars act as extremely precise cosmic clocks, and a pulsar near Sgr A* could be used to measure the properties of space and time in strong gravitational fields, and to see if Einstein’s theory of General Relativity could hold up to the strictest tests.

The young ultramagnetic pulsar PSR J1745-2900 was discovered when the Swift satellite observed a strong X-ray flash originating very close to the center of the Milky Way – likely less than 1 light-year from Sgr A* – and the subsequent observations showing a rotation period of 3.76 seconds by NASA’s NuSTAR telescope. With the 100m-telescope in Effelsberg near Bonn, Germany, the team discovered radio pulses from the same region with the same period. Additional observations were made in parallel and thereafter with the Jodrell Bank, Nancay and Very Large Array radio telescopes worldwide, while other groups studied PSR J1745-2900 using the ATCA, Parkes and Green Bank telescopes the ATCA results appear in this week’s journal of MNRAS (Shannon & Johnston).

Sgr A* is slowly swallowing the hot, ionized gas which surrounds it – a process called accretion. The accreted gas is also threaded by magnetic fields, which are dragged along with the gas and interact with the accretion process in a complicated fashion, regulating the amount of material accreted and potentially launching powerful plasma jets. Until now, the strength of these fields was very uncertain, hampering efforts to understand the accretion process.

The radio pulses from PSR J1745-2900 are strongly polarized much of the emitted radiation oscillates in a preferred plane. However, as the radiation traverses the magnetized material surrounding Sgr A*, the ‘Faraday effect’ changes the plane of polarization in a manner dependent on the wavelength of the radiation and the strength of the magnetic field. By observing PSR J1745-2900, the team were able to characterize the strength of the magnetic field in the immediate vicinity of Sgr A*. ‘It is amazing how much information we can extract from this single object’, said Deller.

Astronomers predict that there should be thousands of pulsars around the center of the Milky Way. Despite that, PSR J1745-2900 is the first pulsar discovered there. ‘Astronomers have searched for decades for a pulsar around the central black hole in our galaxy, without success. This discovery is an enormous breakthrough, but it remains a mystery why it has taken so long to find a pulsar there’, says Falcke.

This pulsar is too magnetically active and just a little too far away from the black hole to measure the subtle effects of Einstein’s General Relativity theory with great accuracy. However, with old pulsars, that are closer to the black hole and have a less variable rotation period, the theory can be tested. ‘If there is a young pulsar, there should also be many older ones we just have to find them’, agrees M. Kramer, director at the Max Planck Institute in Bonn which operates the Effelsberg telescope.

Additional high angular resolution follow-up observations of PSR J1745-2900 are now being undertaken to map its orbit around the super massive black hole. From this, scientists can determine the origin of the pulsar and, potentially, refine the estimate of the mass of the black hole.


Star’s loops around a giant black hole uphold Einstein’s predictions

After following a star’s motion around a black hole for nearly three decades, astronomers have found that the star’s orbit matches a key prediction of Albert Einstein’s general theory of relativity.

Over the course of 27 years, Reinhard Genzel at the Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Garching, Germany, and his collaborators used the European Southern Observatory’s increasingly precise instruments to track a star called S2, which makes a 16-year orbit around the Milky Way’s central black hole. They found that S2’s highly elongated trajectory does not retrace the same ellipse in each orbit, as Newton’s law of gravitation would suggest.

Instead, S2’s path undergoes a gradual shift, or precession, tracing a ‘flower’ pattern (pictured below) in the sky. The researchers’ findings also rule out the presence of multiple large masses, such as several large black holes, at the centre of the Milky Way.

The star named S2 (white dot, artist’s impression) traces a daisy-petal pattern around the black hole (black dot) at the centre of the Milky Way. Credit: L. Calçada/ESO

The team’s earlier studies of S2 showed that its light became redder as it sank deeper into the black hole’s gravitational well, and bluer as it orbited back out — another important effect of general relativity called gravitational redshift.


Astronomers Have Discovered a Star That Survived Nearly Being Swallowed by a Black Hole

When black holes swallow down massive amounts of matter from the space around them, they're not exactly subtle about it. They belch out tremendous flares of X-rays, generated by the material heating to intense temperatures as it's sucked towards the black hole, so bright we can detect them from Earth.

This is normal black hole behaviour. What isn't normal is for those X-ray flares to spew forth with clockwork regularity, a puzzling behaviour reported in 2019 from a supermassive black hole at the centre of a galaxy 250 million light-years away. Every nine hours, boom - X-ray flare.

After careful study, astronomer Andrew King of the University of Leicester in the UK identified a potential cause - a dead star that's endured its brush with a black hole, trapped on a nine-hour, elliptical orbit around it. Every close pass, or periastron, the black hole slurps up more of the star's material.

"This white dwarf is locked into an elliptical orbit close to the black hole, orbiting every nine hours," King explained back in April 2020.

"At its closest approach, about 15 times the radius of the black hole's event horizon, gas is pulled off the star into an accretion disk around the black hole, releasing X-rays, which the two spacecraft are detecting."

The black hole is the nucleus of a galaxy called GSN 069, and it's pretty lightweight as far as supermassive black holes go - only 400,000 times the mass of the Sun. Even so, it's active, surrounded by a hot disc of accretion material, feeding into and growing the black hole.

According to King's model, this black hole was just hanging out, doing its active accretion thing, when a red giant star - the final evolutionary stages of a Sun-like star - happened to wander a little too close.

The black hole promptly divested the star of its outer layers, speeding its evolution into a white dwarf, the dead core that remains once the star has exhausted its nuclear fuel (white dwarfs shine with residual heat, not the fusion processes of living stars).

But rather than continuing on its journey, the white dwarf was captured in orbit around the black hole, and continued to feed into it.

Based on the magnitude of the X-ray flares, and our understanding of the flares that are produced by black hole mass transfer, and the star's orbit, King was able to constrain the mass of the star, too. He calculated that the white dwarf is around 0.21 times the mass of the Sun.

While on the lighter end of the scale, that's a pretty standard mass for a white dwarf. And if we assume the star is a white dwarf, we can also infer - based on our understanding of other white dwarfs and stellar evolution - that the star is rich in helium, having long ago run out of hydrogen.

"It's remarkable to think that the orbit, mass and composition of a tiny star 250 million light years away could be inferred," King said.

Based on these parameters, he also predicted that the star's orbit wobbles slightly, like a spinning top losing speed. This wobble should repeat every two days or so, and we may even be able to detect it, if we observe the system for long enough.

This could be one mechanism whereby black holes grow more and more massive over time. But we'll need to study more such systems to confirm it, and they may not be easy to detect.

For one, GSN 069's black hole is lower mass, which means that the star can travel on a closer orbit. To survive a more massive black hole, a star would have to be on a much larger orbit, which means any periodicity in the feeding would be easier to miss. And if the star were to stray too close, the black hole would destroy it.

But the fact that one has been identified offers hope that it's not the only such system out there.

"In astronomical terms, this event is only visible to our current telescopes for a short time - about 2,000 years, so unless we were extraordinarily lucky to have caught this one, there may be many more that we are missing elsewhere in the Universe," King said.

As for the star's future, well, if nothing else is to change, the star will stay right where it is, orbiting the black hole, and continuing to be slowly stripped for billions of years. This will cause it to grow in size and decrease in density - white dwarfs are only a little bigger than Earth - until it's down to a planetary mass, maybe even eventually turning into a gas giant.

"It will try hard to get away, but there is no escape," King said. "The black hole will eat it more and more slowly, but never stop."