28 de noviembre de 2019

Nueva teoría para el brillo de agujeros negros y estrellas de neutrones

Nueva teoría para el brillo de agujeros negros y estrellas de neutrones
Nueva teoría para el brillo de agujeros negros y estrellas de neutrones - NASA, ESA, J. HESTER (ARIZONA STATE UNIVERSITY)

MADRID, 28 Nov. (EUROPA PRESS) -

Investigadores de la Universidad de Columbia han presentado una nueva explicación para la física subyacente a la aceleración de partículas emitidas desde agujeros negros y estrellas de neutrones.

Durante décadas, los científicos han especulado sobre el origen de la radiación electromagnética emitida por las regiones celestes que albergan los agujeros negros y las estrellas de neutrones, los objetos más misteriosos del universo.

Los astrofísicos creen que esta radiación de alta energía, que hace que las estrellas de neutrones y los agujeros negros brillen, es generada por electrones que se mueven a casi la velocidad de la luz, pero el proceso que acelera estas partículas sigue siendo un misterio.

En un estudio publicado en la edición de diciembre de The Astrophysical Journal, los astrofísicos Luca Comisso y Lorenzo Sironi emplearon simulaciones masivas de supercomputadora para calcular los mecanismos que aceleran estas partículas. Llegaron a la conclusión de que su activación es el resultado de la interacción entre el movimiento caótico y la reconexión de campos magnéticos súper fuertes.

"La turbulencia y la reconexión magnética, un proceso en el que las líneas del campo magnético se rasgan y se reconectan rápidamente, conspiran juntas para acelerar las partículas, elevándolas a velocidades que se aproximan a la velocidad de la luz", dijo Luca Comisso, científica de investigación postdoctoral en Columbia y primer autor en el estudio.

"La región que alberga los agujeros negros y las estrellas de neutrones está impregnada por un gas extremadamente caliente de partículas cargadas, y las líneas de campo magnético arrastradas por los movimientos caóticos del gas, impulsan una reconexión magnética vigorosa", agregó. "Es gracias al campo eléctrico inducido por la reconexión y la turbulencia que las partículas se aceleran a las energías más extremas, mucho más altas que en los aceleradores más potentes de la Tierra, como el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN".

Al estudiar el gas turbulento, los científicos no pueden predecir con precisión el movimiento caótico. Tratar con las matemáticas de la turbulencia es difícil, y constituye uno de los siete problemas matemáticos del "Premio del Milenio". Para abordar este desafío desde un punto de vista astrofísico, Comisso y Sironi diseñaron extensas simulaciones de supercomputadora, entre las más grandes del mundo jamás realizadas en esta área de investigación, para resolver las ecuaciones que describen la turbulencia en un gas de partículas cargadas.

"Utilizamos la técnica más precisa, el método de partículas en la celda, para calcular las trayectorias de cientos de miles de millones de partículas cargadas que dictan de manera coherente los campos electromagnéticos. Y es este campo electromagnético el que les dice cómo moverse". dijo Sironi, profesor asistente de astronomía en Columbia y el investigador principal del estudio.