A matéria pode voar diretamente para um buraco negro e evitar o disco de acreção?

Pelo que minha mente não treinada cientificamente entende, a matéria normalmente entra em um buraco negro ao ser apanhada no disco de acreção indo mais rápido e mais perto do buraco negro até que ele passe pelo horizonte de eventos, o ponto sem retorno. Usando a Terra como uma analogia para um buraco negro, presumo que o disco de acreção orbite em torno do equador, semelhante aos anéis de Saturno, e o assunto possa eventualmente colidir com o Brasil ou em algum lugar ao longo do equador?

Minha principal pergunta é: a matéria pode simplesmente dar um tiro direto no buraco negro em uma latitude mais alta, digamos diretamente na cidade de Nova York, evitando o disco completamente?

Como você provavelmente pode perceber pela minha analogia simplista, sou um leigo completo. Embora se possa esperar um jargão sofisticado e equações de aparência artística (o que é bom), reduza-o também ao nível de entendimento científico de um especialista médio em administração de empresas.

black-hole accretion-discs

— iMerchant
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Respostas:

Na sua analogia: um satélite permanece em órbita porque possui momento angular. Isso sempre equilibra a força da gravidade, portanto, ao estar no satélite (ou na ISS), parece que você não tem peso, porque o equilíbrio da força. Isso é muito importante para entender, porque é a razão pela qual no espaço todos os movimentos orbitais podem - em princípio - continuar para sempre. Porque o momento angular é conservado.

Agora, para colidir com a Terra / BH, você precisa ter um momento angular muito baixo (o que equivale a ter apenas um momento linear direto para a BH) ou você precisa perder o momento angular de alguma forma.
Perto da Terra, isso acontece com a ISS , porque ela tem uma órbita terrestre baixa entre 350-450 km e a essa altura ainda existem partículas atmosféricas suficientes para produzir arrasto.

Em torno dos buracos negros, é uma coisa muito semelhante.
raio de Schwarzschild como uma escala de comprimento relevante. Então, enquanto distância de da BH, precisamos, como na Terra, de fricção para dissipar nosso momento angular. No caso de discos de acreção que se formam em torno de BHs, isso pode ser conseguido através de dissipação turbulenta, conforme descrito no famoso artigo de Shakura e Sunyaev . $R_s = \frac{GM}{c^2}$ $3 R_s$

Então, apenas muito perto da BH, ou seja, a uma distância , as distorções espaço-temporais nos ajudam a cair na BH sem a necessidade de qualquer fonte adicional de atrito. Como você vê, esta é uma região muito próxima do Buraco Negro e é deturpada em relatos populares de BHs que toda a matéria que orbita a região cairá magicamente nela. $< 3R_s$

— AtmosphericPrisonEscape
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Obrigado pela sua resposta. Ainda estou confuso se você está dizendo se é possível ou não. Posso atirar uma bala proverbial diretamente para baixo, sem ângulos, na cidade de Nova York do buraco negro e acertá-la?

— iMerchant

Sim, você pode, se você apontar bem. O ponto da minha resposta foi que, geralmente, no espaço, isso não acontece e, portanto, a matéria infalível em geral precisa de atrito, antes que o BH possa assumir o controle e 'devorá-lo'. É por isso que na natureza você costuma ter o disco.

— AtmosphericPrisonEscape

Por que um disco e não um orbe de acréscimo? Eu nunca entendi por que as coisas em um espaço 3D (sistemas solares, anéis planetários etc.) tendem a terminar mais ou menos no mesmo plano eclíptico. Talvez essa seja uma pergunta completamente diferente, mas um pouco relacionada, pois minha "bala" está chegando em um ângulo diferente do disco de acréscimo.

— IMerchant

É porque BHs, estrelas, planetas, etc. giram em seu eixo para que não sejam esferas perfeitas e inchem um pouco em seus equadores devido à força centrífuga, tendo assim uma força gravitacional maior no meio ao redor do equador? Talvez eu tenha respondido minha própria pergunta pensando logicamente.

— IMerchant

@ iMerchant: Não tenho certeza se estou entendendo sua pergunta corretamente, mas parece algo que me confundiu muito na graduação: Como pode uma bolha esférica simétrica de massa entrar em colapso em um disco? Isso não faria muito sentido. Bem, a solução é que, na realidade, nada é perfeitamente esférico simétrico. Pequenas assimetrias serão amplificadas quando a nuvem de gás colapsar radialmente e definirão uma direção de rotação líquida para toda a nuvem. Depois disso, é apenas uma questão de atrito levar o assunto ao plano intermediário do futuro disco. Não tem nada a ver com maiores forças gravitacionais.

— AtmosphericPrisonEscape

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Suponho que seja certamente possível, no entanto, é altamente improvável. Antes de tudo, você precisaria que seu assunto fosse diretamente relacionado, o que significa que ele teria que viajar diretamente no BH. Qualquer movimento levemente para o lado, e ele começará a orbitar e espiralará no buraco negro. Esse é um alvo bem pequeno, de modo que já tornaria esse cenário pouco plausível.

No entanto, seu principal problema será o fato de que (1) buracos negros geralmente têm campos magnéticos e (2) buracos negros também costumam girar. O que isso significa é que qualquer coisa que tente entrar no buraco negro tenderá a ser varrida e levada junto com o campo magnético rotativo, fazendo com que ele comece a espiralar. Não interaja com o campo, mas não há como permanecer neutro até o fim. Em algum momento, o atrito causado pela queda fará dele um plasma e, então, será "ligado" ao campo magnético. Se você conhece bem seus campos magnéticos, pode sugerir que esse assunto simplesmente caia nos pólos magnéticos, pois não seria então sujeito a ser arrastado pelo campo magnético. Infelizmente,

Em suma, pode ser possível inventar algum cenário em que a matéria é apenas "jogada" no buraco negro, mas as circunstâncias para que esse evento ocorra são extremamente raras e provavelmente serão arruinadas se o buraco negro estiver girando ou tiver um magnético campo (que quase todos fazem).

— zéfiro
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Não tenho certeza sobre o pouco em se tornar um plasma. Não há muito atrito, a menos que você interaja com o disco de acreção. Em torno de um buraco negro estelar, as forças da maré podem ser suficientes para levá-lo ao plasma (?), Mas as forças da maré no horizonte de eventos de um buraco negro supermassivo não são muito altas.

— James K

@ JamesK Eu também não tenho certeza, mas acho que é certamente possível. Minha suposição é que o material infalível se tornará turbulento e potencialmente aquecerá o suficiente para ionizar. Mesmo que não seja um plasma totalmente desenvolvido, alguma ionização pode ser suficiente para causar os efeitos de que eu estava falando, especialmente o material é denso o suficiente para que o material ionizado e sindicalizado não possa se dissociar. Acho que quaisquer observações sobre esse tópico serão especulativas, na melhor das hipóteses, sem simulações completas de N corpo ou algo assim.

— precisa

@ JamesK: Eu acho que o disco normalmente deve produzir uma boa quantidade de emissão de X e UV, para BH de algumas massas solares. Dependendo da eficiência da acumulação, isso pode ser até uma fração percentual da luminosidade de Eddington. Isso será suficiente para ionizar qualquer coisa que esteja chegando e não no plano intermediário do disco de acreção.