Por que os buracos negros sufocam?

Eu li que um buraco negro às vezes pode "engasgar" com uma estrela:

"... a matéria estelar perturbada estava gerando tanta radiação que empurrava a infaca. O buraco negro engasgava com a matéria que inflama rapidamente."

Por que um buraco negro engasga? Como os astrônomos conseguem observar esse evento raro?

Há um limite para a rapidez com que um buraco negro pode acumular matéria. Quando uma estrela se aproxima de um buraco negro, ela pode ser rompida pela maré e separada. O material da estrela cairá em direção ao buraco negro e, ao fazê-lo, a energia potencial gravitacional irá aquecê-lo. Agora, o material estelar normalmente não seria capaz de cair diretamente no buraco negro - o momento angular deve ser conservado; portanto, primeiro ele formará um "disco de acreção". A viscosidade no disco pode transportar o momento angular para fora, permitindo que o material caia no horizonte de eventos. A taxa final na qual o buraco negro pode engolir massa será controlada pela taxa na qual o material pode alcançar as partes internas do disco de acreção.

Se o disco de acúmulo for muito quente e luminoso, pode haver um limite para a rapidez com que o material pode ser adicionado a ele. Isso é conhecido como limite de Eddington . Basicamente, o que acontece é que a radiação das partes internas do disco de acúmulo é tão intensa que pode "explodir" qualquer novo material que caia em direção ao buraco negro. Esse é um fenômeno de autorregulação, porque a luminosidade do disco é derivada do material que cai sobre ele - e, portanto, será estabelecido um equilíbrio que limita a taxa de acréscimo àquele que produz apenas luminosidade suficiente para permitir que o acréscimo prossiga. Esse limite na taxa de acréscimo é o que o artigo a que você se refere significa "asfixia".

Uma estimativa da taxa máxima de acréscimo é definida pela equação entre a luminosidade do acréscimo e a luminosidade de Eddington (a luminosidade máxima que um objeto pode ter antes que a pressão da radiação interrompa o acúmulo). Por sua vez, isso depende da eficiência com a qual a energia potencial gravitacional é transformada em radiação quando o material cai no buraco negro.$\epsilon \sim 0.1$

O jornal que relata essa descoberta - Vinko et al. (2015) - analise a curva de luz do evento e sugira que se trata de um buraco negro de a massas solares, interrompendo a maré e engolindo uma estrela com cerca de uma massa solar. 10 $10^{5}$$10^{6}$

A luminosidade de Eddington (para acréscimo esférico) seria luminosidades solares, mas essa coisa tinha um pico de luminosidade (mesmo em raios-X) de luminosidades solares, indicando que deveria ser no regime em que a pressão de radiação reduziria a taxa de acúmulo. Para fornecer essa luminosidade seria necessário . Para obtém-se uma taxa de acúmulo de massa de pico por dia. Assim, levaria mais de 10 anos para "engolir" a estrela, mesmo a essa taxa de pico. 10 11 £ ˙ H c 2 ~ 10 11 G ⊙ £ ~ 0,1 ˙ M ~ 2 × 10 - 4 M $\leq 3\times 10^{10}$$10^{11}$$\epsilon \dot{M} c^2 \sim 10^{11} L_{\odot}$$\epsilon \sim 0.1$$\dot{M} \sim 2\times 10^{-4} M_{\odot}$

Eu li que um buraco negro às vezes pode "sufocar" uma estrela: "... a matéria estelar interrompida estava gerando tanta radiação que empurrava de volta o infal. O buraco negro estava sufocando na matéria de infalibilidade rápida".

Li o relatório e achei que era razoável, e de acordo com a resposta de Rob. Mas observe que não há certeza de que foi isso que realmente aconteceu. Eles viram um evento "transitório óptico" muito brilhante, cerca de dez vezes mais brilhante que uma supernova normal. Veja o artigo no arXiv: um transiente UV luminoso e de rápido crescimento descoberto pelo ROTSE: um evento de perturbação das marés? Há um ponto de interrogação no final do título, eles não sabem ao certo. E veja isso no artigo:

"Para reduzi-lo de quatro possibilidades, eles estudaram Dougie com o telescópio Swift em órbita e o gigante Telescópio Hobby-Eberly no McDonald, e fizeram modelos de computador. Esses modelos mostraram como a luz de Dougie se comportaria se criada por diferentes processos físicos. Os astrônomos então comparou os diferentes Dougies teóricos às observações reais do telescópio ".

Eles criaram o que achavam o melhor ajuste. Mas não sabemos ao certo se isso era realmente um buraco negro "sufocando" uma estrela.

Por que um buraco negro engasga?

Não sabemos ao certo. Observe no artigo das páginas 8 e 9 que eles falam sobre uma interpretação GRB fora do eixo. É possível que tenha sido o que aconteceu. Ou algo completamente diferente. A idéia de rompimento das marés parece ser uma boa opção, mas eles não sabem ao certo. De qualquer forma, dê uma olhada no resumo da página 12 para uma boa revisão:

"O cenário de rompimento das marés foi explorado ajustando o evento a uma versão alterada do modelo apresentado em Guillochon et al. (2014). O modelo TDE rendeu um bom ajuste à evolução fotométrica e espectral do flare, com a maior probabilidade possível modelos sugerindo uma ruptura de uma estrela de massa solar por um buraco negro. "

Como os astrônomos conseguem observar esse evento raro?

Na verdade, eles não observaram um buraco negro sufocando uma estrela. O que eles viram foi um transitório óptico. Algo que parecia uma supernova, mas não se encaixava no padrão da supernova. Então eles acham que foi a ruptura de uma estrela por um buraco negro.