Simulan la turbulencia en los discos de acreción de agujeros negros

Supercomputadoras de última generación han deparado las simulaciones de mayor resolución de la turbulencia en las estructuras llamadas discos de acreción que rodean los agujeros negros. Un disco de acreción, como su nombre lo indica, es un gas en forma de disco que se mueve en espiral hacia el interior de un agujero negro central. Existe un gran interés en estudiar las propiedades únicas y extremas de los agujeros negros. Sin embargo, los agujeros negros no permiten que la luz escape y, por lo tanto, no pueden ser percibidos directamente por los telescopios. Para sondear los agujeros negros y estudiarlos, se observa cómo afectan a su entorno. Los discos de acreción son una de esas formas de observar indirectamente los efectos de los agujeros negros, ya que emiten radiación electromagnética que puede verse con telescopios. "La simulación precisa del comportamiento de los discos de acreción mejora significativamente nuestra comprensión de los fenómenos físicos que rodean a los agujeros negros", explica en un comunicado Yohei Kawazura, de la Universidad de Tohoku y miembro del equipo investigador. "Proporciona información crucial para interpretar los datos de observación del Event Horizon Telescope". Los investigadores utilizaron supercomputadoras como "Fugaku" de RIKEN (la computadora más rápida del mundo hasta 2022) y "ATERUI II" de NAOJ (National Astronomical Observatories of Japan) para realizar simulaciones de alta resolución sin precedentes. Aunque ya se han realizado simulaciones numéricas de discos de acreción, ninguna ha observado el rango inercial debido a la falta de recursos computacionales. Este estudio fue el primero en reproducir con éxito el "rango inercial" que conecta los remolinos grandes y pequeños en la turbulencia de los discos de acreción. También se descubrió que las "ondas magnetosónicas lentas" dominan este rango. Este hallazgo explica por qué los iones se calientan selectivamente en los discos de acreción. Los campos electromagnéticos turbulentos en los discos de acreción interactúan con partículas cargadas, acelerando potencialmente algunas a energías extremadamente altas. En magnetohidronómica, las ondas magnetosónicas (lentas y rápidas) y las ondas de Alfvén constituyen los tipos básicos de ondas. Se descubrió que las ondas magnetosónicas lentas dominan el rango inercial, transportando aproximadamente el doble de energía que las ondas de Alfvén. La investigación también destaca una diferencia fundamental entre la turbulencia del disco de acreción y la turbulencia del viento solar, donde dominan las ondas de Alfvén. Se espera que este avance mejore la interpretación física de los datos de observación de los radiotelescopios enfocados en regiones cercanas a los agujeros negros, según los autores, cuyos hallazgos se publican en Science Advances.