Los agujeros negros supermasivos son uno de los fenómenos más extremos descubiertos por los humanos en el espacio exterior. Con cientos de miles, incluso millones o miles de millones de veces la masa de nuestro Sol, impulsan fenómenos luminosos sin precedentes llamados cuásares.
Investigadores de la Universidad Northwestern utilizaron la supercomputadora Summit para realizar una simulación de "magnetohidrodinámica relativista general tridimensional" de un disco de acreción delgado inclinado que orbita alrededor de un agujero negro supermasivo. Gracias a los potentes sistemas informáticos de alto rendimiento del Laboratorio Nacional Oak Ridge, los científicos pueden simular agujeros negros más realistas que nunca y descubrir nuevos fenómenos en el proceso.
Los investigadores observaron que las teorías convencionales sobre los agujeros negros supermasivos sostienen que son entidades celestes que devoran gradualmente gas y polvo a lo largo de cientos o incluso cientos de miles de años. Sin embargo, según nuevas simulaciones, este proceso de agotamiento parece producirse en apenas unos meses, coincidiendo con el tiempo necesario para el lanzamiento activo de quásares.
Las simulaciones tridimensionales producidas por científicos de la Universidad Northwestern ilustran que un agujero negro giratorio distorsiona la región circundante del espacio-tiempo. Este fenómeno finalmente desgarra el remolino de gas y polvo que rodea el agujero negro, conocido como disco de acreción. El resultado final de este proceso de deformación del espacio-tiempo es dividir el disco de acreción en dos subdiscos, uno interno y otro externo, lo que posteriormente alimenta el comportamiento de alimentación ultrarrápida descrito en el nuevo estudio.
Los investigadores dicen que una singularidad en el centro de un agujero negro inicialmente envuelve el anillo interior. Posteriormente, fragmentos del disco exterior se derramaron hacia adentro, llenando el espacio dejado por la devoración del anillo interior, permitiendo que se repitiera el proceso de devoración. Los científicos señalan que este interminable proceso de "comer" - "comer" - "comer" de nuevo sólo lleva unos meses. Esta escala de tiempo es increíblemente rápida en comparación con las predicciones teóricas anteriores.
Esta nueva simulación puede revelar el comportamiento de algunos de los objetos más brillantes observados en el universo, como los quásares. Estos objetos cuasi estelares pueden ser tan brillantes como todas las estrellas de su galaxia anfitriona juntas, pero desaparecen "sin explicación" después de unos meses. Nick Kaaz, quien dirigió el estudio en la Universidad Northwestern, señaló que la teoría clásica del disco de acreción predice que el disco alrededor del agujero negro evolucionará muy lentamente.
Sin embargo, Katz explicó que algunos quásares experimentan cambios de brillo más dramáticos a lo largo de meses o años. Las rápidas fluctuaciones de brillo observadas en los quásares son consistentes con la observación de discos multicapa y sus complejas interacciones físicas a través de nuevas simulaciones de agujeros negros.