¿Cómo puede un agujero negro emitir rayos X?

Question

Teniendo en cuenta que la gravedad de un agujero negro impide que la luz escape, ¿cómo puede un agujero negro emitir rayos X? Tanto la luz visible como los rayos X son radiación electromagnética, ¿no debería la gravedad del agujero negro impedir que escapen los rayos X?

Answer 1

Los rayos X proceden del gas caliente que orbita alrededor del agujero negro en un disco de acreción. A medida que el gas orbita, las tensiones magnéticas le hacen perder energía y momento angular, por lo que entra lentamente en espiral hacia el agujero negro. La energía orbital se transforma en energía térmica, calentando el gas a millones de grados, por lo que emite radiación de cuerpo negro en la banda de los rayos X.

Una vez que el gas se acerca más de unas pocas veces el radio del horizonte, se sumerge en el agujero negro, por lo que, aunque algunos rayos X aún pueden escapar justo antes del horizonte, la mayoría se emiten bastante fuera de él.

Answer 2

Según tengo entendido, cualquier radiación emitida "desde un agujero negro" se origina en realidad en o justo fuera del horizonte de sucesos del agujero negro. Este es la región más allá de la cual la velocidad de escape es igual o superior a la velocidad de la luz (radiación electromagnética). Fuera del horizonte de sucesos, la evasión sigue siendo posible.

Sin embargo, existe otro tipo de radiación, denominada Radiación Hawking que teóricamente puede escapar de un agujero negro. Esto implica algunos efectos cuánticos.

Answer 3

Los agujeros negros se forman a partir del colapso de estrellas supermasivas. Si un agujero negro acaba completamente aislado, será muy negro. Sin embargo, muchas estrellas son binarias. Además, en los cúmulos globulares densos, las estrellas suelen pasar muy cerca de otras estrellas. Al igual que ocurre con las estrellas, cuando un agujero negro está lo suficientemente cerca de otra estrella puede recoger materia de ella. Los agujeros negros son objetos increíblemente compactos, con radios de sólo unos 3 km por masa solar. Cuando la materia cae sobre un objeto tan compacto, acelera a gran velocidad y se ve obligada a desplazarse por un pequeño volumen de espacio, por lo que tiene muchas posibilidades de colisionar con otra materia que caiga en el agujero negro. Este proceso crea un disco de acreción de materia que orbita en espiral hacia el agujero negro. Esta materia viaja tan rápido y se comprime tanto que se eleva a temperaturas enormes, tan altas que emite una cantidad significativa de energía en forma de radiación electromagnética de alta energía, como los rayos X. De hecho, este proceso es, con diferencia, el más eficaz que se conoce para convertir materia en energía (un orden de magnitud más eficaz que la fusión nuclear).

Answer 4

Los rayos X no proceden del propio agujero negro, sino que son creados por las increíbles fuerzas que se ejercen sobre los objetos que empiezan a rebasar el horizonte de sucesos. Piénsalo de esta manera:

Si entras con los pies por delante en un agujero negro más allá del horizonte de sucesos, tus pies serán arrastrados mucho más rápido que tus brazos o tu cabeza. Esto provocará que tu estómago se desgarre de una forma tan fuerte y repentina que empezará a emitir rayos X, y como tu estómago aún está fuera del horizonte de sucesos, esos rayos son capaces de escapar.

Answer 5

Hasta ahora algunas personas han respondido (correctamente) que los rayos X son generados por sistemas binarios BH-estrella a partir de un disco de acreción termalizado. Este proceso produce radiación de rayos X blanda (de baja energía). En algunos sistemas, la emisión de alta energía es mucho más dura que la de un disco térmico y está dominada por los rayos X sincrotrón emitidos por el gas chocado en el chorro.