Averiguan qué permite a un agujero negro alejar materia de él a casi la velocidad de la luz

Aunque parezca contradictorio, los agujeros negros, astros con una gravedad inmensa de los cuales no puede salir nada que caiga en ellos, también son capaces de alejar de ellos partículas de su entorno, acelerándolas hasta velocidades colosales. El mecanismo exacto que lo permite nunca ha estado claro, hasta el nuevo estudio que ha conseguido ahora desentrañar el misterio, gracias a complejas simulaciones informáticas.

El estudio es obra de Claudio Meringolo, Filippo Camilloni y Luciano Rezzolla, del Instituto de Física Teórica dependiente de la Universidad Goethe, en la ciudad alemana de Fráncfort.

En el corazón de la galaxia gigante M87, se encuentra un agujero negro con una masa de 6.500 millones de veces la del Sol y que gira muy rápidamente sobre su eje de rotación. Mediante la energía de esta rotación, el agujero negro impulsa partículas de su entorno que acaban alejándose de él a casi la velocidad de la luz. Estas partículas conforman un chorro que se extiende a lo largo de unos 5.000 años luz. Estos chorros también son generados por otros agujeros negros en rotación. Contribuyen a dispersar energía y materia por el universo y pueden influir en la evolución de galaxias enteras.

Meringolo, Camilloni y Rezzolla han logrado esclarecer los procesos exactos que convierten la energía rotacional en un chorro de partículas. El resultado: además del mecanismo de Blandford-Znajek, que hasta ahora ha sido considerado el responsable de la extracción de energía rotacional del agujero negro a través de intensos campos magnéticos, los investigadores han revelado que otro proceso interviene en la extracción de energía: la reconexión magnética. En este proceso, las líneas del campo magnético se rompen y se reensamblan, lo que provoca que la energía magnética se convierta en calor, radiación y erupciones de plasma.

Las investigaciones requirieron simulaciones informáticas altamente exigentes en dos supercomputadoras alemanas. Esta gran potencia de cálculo fue esencial para resolver las ecuaciones de Maxwell y las ecuaciones de movimiento de electrones y positrones según la teoría de la relatividad general de Albert Einstein.

En el plano ecuatorial del agujero negro, los cálculos de los investigadores revelaron una intensa actividad de reconexión magnética, lo que condujo a la formación de una cadena de plasmoides (una condensación de plasma en "burbujas" energéticas) que se desplazaban a una velocidad cercana a la de la luz.

Se crea una cadena de plasmoides en el plano ecuatorial de un agujero negro, donde la densidad de partículas (izquierda) es mayor. Aquí se produce la reconexión magnética, acelerando las partículas a energías muy altas (derecha). Las partículas también alcanzan velocidades relativistas a lo largo del eje de rotación y finalmente forman un chorro de partículas. En color gris, las líneas de campo magnético. (Imagen: Meringolo, Camilloni, Rezzolla (2025))

El estudio se titula “Electromagnetic Energy Extraction from Kerr Black Holes: Ab-Initio Calculations”. Y se ha publicado en la revista académica The Astrophysical Journal Letters. (Fuente: NCYT de Amazings)