En astronomía, Jet (también llamado jet o chorro relativista) es un término usado en varios contextos para referirse a chorros de materiaque se encuentran generalmente asociados a discos de acreción, tanto en formación estelar, donde el jet es formado por materia con exceso de momento angular que no es incorporado en la estrella que está formándose, como en agujeros negros.
En estos, el jet puede tener tal velocidad que desde la Tierra parece moverse a velocidad mayor que la de la luz. Algunos de estos agujeros con jets pueden ser muy masivos y encontrarse en el centro de galaxias activas formando quásares o radiogalaxias muy energéticas.
Las observaciones realizadas a los jets determinaron que, como desde hace mucho tiempo se sabía, son eléctricamente neutros a grandes escalas (mayores que la longitud de Debye), están formados de plasma, es decir el estado de la materia en que electrones y protones se encuentran por separado. Los jets también llevan mucha más energía de la que al principio se creía. Las medidas de rayos Xalcanzaron su punto máximo en 10 000 electronvoltios. Se calcula que los jets alcanzan 99,9 % de la velocidad de la luz y pueden llevar tanta masa como el planeta Júpiter.
Jets similares, aunque a una más pequeña escala, pueden desarrollarse alrededor de los discos de acreción de estrellas de neutrones y agujeros negros. A menudo llaman microcuasares a estos sistemas. Un ejemplo famoso es SS433, cuyo jet se ha observado que tiene una velocidad de 0,23c, aunque otros microcuasares aparentan tener chorros a velocidades mayores. Incluso otros más débiles y más pequeños pueden ser asociados con muchos sistemas binarios; el mecanismo de acreción para estos jets puede ser similar a los procesos de reconección magnéticos observados en magnetosfera de la Tierra y el viento solar, que también son plasmas pero no resultan ser colimados ni viajan a velocidades tan altas.
La materia expulsada a través de los jets resulta ser colimada por el campo magnético de la fuente, produciendo que la trayectoria sea lineal en sectores cercanos a la fuente. El jet mismo lejos de la fuente queda determinado por la acción de su propio campo magnético (ecuaciones de magnetohidrodinámica) el cual para la mayoría de los casos se asume toroidal, aunque una buena aproximación se puede obtener con las ecuaciones electrodinámicas.
kugelblitz (en alemán: 'rayo globular') es una concentración de energía tan intensa que forma un horizonte de sucesos quedando encerrada en sí misma: de acuerdo con la relatividad general, si concentramos la suficiente radiación en una región determinada, la concentración de energía puede deformar el espacio-tiempo lo suficiente como para crear un agujero negro (aunque en este caso se trataría de un agujero negro cuya masa-energía original habría sido en forma de radiación en lugar de en forma de materia).
De acuerdo con la teoría de la relatividad general de Einstein, una vez que un horizonte de sucesos se ha formado, el tipo de masa-energía que lo creó ya no tiene importancia.
La referencia a la idea del kugelblitz más conocida es, probablemente, el artículo de John Archibald Wheeler en 1955 Geons,1 que explora la idea de la creación de partículas (o modelos de juguete de partículas) a partir de la curvatura del espacio-tiempo. El artículo de Wheeler sobre los geones también introduce la idea de que las líneas de carga eléctrica atrapada en la garganta de un agujero de gusano podrían utilizarse para modelar las propiedades de un par de partículas cargado.
Un kugelblitz es un elemento importante en la novela de Frederik Pohl El encuentro.
límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV) es un límite superior para la masa de estrellas compuestas de materia neutrónica degenerada (estrellas de neutrones). Es análogo al límite de Chandrasekhar para una estrella blanca enana (enana blanca).
Historia y desarrollo[editar]
El límite fue calculado por Julius Robert Oppenheimer y George Michael Volkoff en 1939, usando trabajo anterior de Richard Chace Tolman. Oppenheimer y Volkoff adoptaron que los neutrones en una estrella de neutrones formaba un gas de Fermi degenerado frío. Esto lleva a una masa límite de aproximadamente 0.7 veces la masa solar.12 Estimaciones modernas predicen una masa límite de entre 1.5 a 3.0 masas solares.3 La incertidumbre en los valores refleja el hecho de que las ecuaciones de estado para materia extremadamente densa no son bien conocidas, lo que dificulta enormemente precisar el valor mediante cálculo teórico.
Sin embargo, el estudio del evento GW170817, consistente en la emisión de ondas gravitacionales originadas en la fusión de una pareja de estrellas de neutrones y detectado el 17 de Agosto de 2017, ha permitido mejorar la incertidumbre, situando ahora el límite TOV entre 2.10 – 2.25 masas solares
Algunas consideraciones[editar]
En una estrella de neutrones más ligera que el límite, el peso de la estrella es soportado por interacciones repulsivas de corta distancia neutrón-neutrón mediadas por la fuerza fuerte y también la presión causada por la degeneración de neutrones. Si una estrella de neutrones es más pesada que el límite, colapsará a una forma aún más densa, pudiendo formar un agujero negro, o cambiar su composición y sostenerse mediante algún otro mecanismo (por ejemplo, por la presión de la degeneración de quarks y convertirse en una estrella de quarks).
A causa de que las propiedades de otras formas hipotéticas de materia degenerada sean aún menos conocidas que las de materia neutrón-degenerada, muchos astrofísicos adoptan, en la ausencia de evidencias de lo contrario, que una estrella de neutrones por encima del límite colapsa directamente en un agujero negro.
Los agujeros negros formados por el colapso de estrellas individuales tienen una masa en un intervalo de 1.5-3.0 (Límite TOV ) a 10 masas solares.
Un agujero negro formado por el colapso de una estrella individual debe tener una masa que sobrepase el límite Tolman-Oppenheimer-Volkoff. La teoría predice esto a causa de la pérdida de masa durante la evolución estelar. Un agujero negro formado de una estrella aislada debe tener masa no mayor que aproximadamente 10 masas solares. Observacionalmente, a causa de sus grandes masas, relativa fragilidad y espectro de rayos X, un número de objetos masivos binarios de rayos X son propuestos como agujeros negros estelares. Estos candidatos a agujeros negros se estima que tienen entre 3 y 20 masas solares.
microagujero negro, también llamado agujero negro de mecánica cuántica o miniagujero negro, es un simple agujero negro pequeño, en el que los efectos de la mecánica cuántica desempeñan un papel importante.
Introducción[editar]
De acuerdo a los conocimientos actuales, los agujeros negros ordinarios presuntamente formados por colapso gravitatorio son objetos de gran tamaño por encima de los 3 o 4 km. Dado ese tamaño los efectos cuánticos se espera que sean poco o nada importantes, al menos en el proceso de formación y la primera parte de su desarrollo cuando el tamaño sigue siendo como mínimo de algunos kilómetros.
Sin embargo, el caso de los microagujeros es diferente en ese aspecto, puesto que la pequeña masa de un microagujero negro podría ser del orden de la masa de Planck, que es aproximadamente 2 × 10−8 kg ó 1,1 × 1019 GeV. A esta escala, la fórmula de la termodinámica del agujero negro predice que el miniagujero negro podría tener una entropía de sólo 4π nats; una temperatura Hawking de , requiriendo energía térmica cuántica comparable aproximadamente a la masa del miniagujero negro completo; y una longitud de onda Compton equivalente al radio de Schwarzschild del agujero negro (esta distancia siendo equivalente a la longitud de Planck). Este es el punto donde la descripción gravitacional clásica del objeto no es válida, siendo probablemente muy importantes los efectos cuánticos de la gravedad.
La existencia de agujeros negros con esta masa es altamente especulativa, pero si los agujeros negros primordiales existen, estos podrían alcanzar la condición de microagujeros negros como el final de la «evaporación», debido a la radiación de Hawking.
De acuerdo con las estimaciones de las teorías estándar, la energía necesaria para producir microagujeros negros es mayor en varios órdenes de magnitud de la que puede ser producida en la Tierra en un acelerador de partículas como el Large Hadron Collider (con un máximo alrededor de 14 × 103 GeV), o ser detectada en colisiones de radiación cósmica en nuestra atmósfera. Se estima que para colisionar dos agregados de fermiones, dentro de una distancia de una longitud de Planck con la actual fuerza alcanzable del campo magnético, requiriría de un acelerador de partículas de alrededor de 1000 años luz de diámetro para mantener a los agregados en la pista. Aunque si esto fuera posible, cualquier producto de la colisión sería inmensamente inestable y se desintegraría casi instantáneamente.
Algunos físicos teóricos han sugerido que las múltiples dimensiones postuladas por la teoría de cuerdas podrían dar lugar a la interacción gravitatoria. Esto podría reducir efectivamente la energía de Planck, y también hacer que las descripciones de agujero negro fueran válidas aún con masas muy pequeñas. Pero esto es altamente especulativo. Otros teóricos han pensado acerca de las básicas asunciones del programa de gravedad cuántica, donde realmente hay un caso que obliga a creer en la radiación de Hawking.1 Son sólo esas asunciones cuánticas las que guían a la crisis de la masa de Planck: en relatividad general clásica, un agujero negro podría ser en principio arbitrariamente pequeño.
Todo lo que se puede afirmar con certeza es que la descripción clásica que hace la relatividad general de un agujero negro con una masa menor a la masa de Planck es inconsistente e incompleta, por lo que dichos objetos sólo podrían ser descritos en el contexto de la gravedad cuántica.
Posibilidad de microagujeros negros artificiales[editar]
Al ponerse en marcha el primer gran colisionador de hadrones (LHC) de manera totalmente funcional (hasta ahora solo se han realizado pruebas), se considera probable la primera creación artificial de micro agujeros negros a partir del choque y fusión de partículas subatómicas (hadrones) aceleradas a "casi" la velocidad c, a tal velocidad la materia bariónica incrementa enormemente su masa lo cual explica la formación de microagujeros negros los cuales sin embargo serían efímeros ya que se encontrarían (proporcionalmente a su masa y a la gravitación de tal masa) a bastante distancia de otros cuerpos materiales como para crecer.
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