Cómo tener una explosión como un agujero negro

Además de ser sometida a fuerzas gravitacionales extremas, la materia ser devorado por un agujero negro puede también ser golpeado por un intenso calor y los campos magnéticos. Plasmas, un cuarto estado de la materia más caliente que los sólidos, líquidos o gases, están hechos de protones y electrones cargados eléctricamente que tienen demasiada energía para formar átomos neutros. En su lugar, se recuperan frenéticamente en respuesta a los campos magnéticos. Dentro de un plasma, la reconexión magnética es un proceso en el que las líneas de campo magnético trenzado de repente "chasquido" y se anulan entre sí, lo que resulta en la rápida conversión de la energía magnética en energía cinética de las partículas. En las estrellas, incluyendo nuestro sol, la reconexión es responsable de gran parte de la actividad de la corona, como las erupciones solares. Debido a la fuerte aceleración, las partículas cargadas en disco de acreción del agujero negro emiten su propia luz, por lo general en la región de rayos X del espectro.

Para comprender mejor el proceso que da lugar a los rayos X observadas procedentes de agujeros negros, los científicos de la Universidad de Osaka utilizan pulsos de láser intensos para crear condiciones extremas de manera similar en el laboratorio. "Hemos sido capaces de estudiar la aceleración de alta energía de los electrones y protones como el resultado de la reconexión magnética relativista", dice el autor principal, Shinsuke Fujioka. "Por ejemplo, el origen de la emisión de la famosa agujero negro Cygnus X-1, se puede entender mejor."

Este nivel de intensidad de la luz no se obtiene fácilmente, sin embargo. Por un breve instante, el láser requiere dos petawatts de potencia, equivalente a mil veces el consumo eléctrico de todo el mundo. Con el láser LFEX, el equipo fue capaz de lograr los campos magnéticos pico con alucinantes 2.000 telsas. A modo de comparación, los campos magnéticos generados por una máquina de MRI para producir imágenes de diagnóstico son típicamente alrededor de 3 teslas, y el campo magnético de la Tierra es un insignificante 0,00005 teslas. Las partículas de la plasma se aceleran en un grado tan extremo que los efectos relativistas necesarias para ser consideradas.

"Anteriormente, la reconexión magnética relativista sólo podía ser estudiada a través de la simulación numérica en un superordenador. Ahora bien, es una realidad experimental en un laboratorio con rayos láser de gran alcance", dice el primer autor Rey Hui Ley Farley. Los investigadores creen que este proyecto ayudará a dilucidar los procesos astrofísicos que pueden ocurrir en los lugares en el Universo que contienen campos magnéticos extremas.