4.6 Cómo se manifiesta y “habla” la corteza: anillos, polarización y temporización común

Inicio ／ Capítulo 4: Agujeros negros (V5.05)

Nota para la lectura. Este apartado está dirigido a quienes ya conocen la observación de agujeros negros y la física del entorno cercano al horizonte. Emparejamos los fenómenos observados con sus mecanismos de origen y ofrecemos pautas prácticas de identificación y verificación.

I. Señales en el plano de imagen: anillo principal, subanillos y sector brillante persistente

1. Anillo principal — apilamiento intenso por retornos multipaso cerca de la banda crítica
   • Fenomenología: Un anillo luminoso rodea una sombra central. El radio se mantiene casi constante entre épocas, mientras el grosor varía con el acimut.
   • Mecanismo: Al cruzar la corteza tensil, la luz se curva repetidas veces en las cercanías de la banda crítica. Los roce tangencial, los retornos multipaso y las trayectorias largas se acumulan geométricamente. Cuando la región emisora roza la banda, la energía se apila a lo largo de la línea de visión y forma un anillo estable. El radio refleja la posición media de la banda (estable); el grosor depende del retroceso local y del número de capas de retorno (anisotrópico).
   • Identificación: Tras reconstrucción cruzada, ajustar un modelo de anillo simplificado y comparar radios entre noches y frecuencias. Comprobar fase y amplitud de cierre para descartar artefactos del arreglo.
2. Subanillos — serie más profunda de órdenes de retorno
   • Fenomenología: Dentro del anillo principal aparecen anillos concéntricos más finos y débiles; exigen mayor rango dinámico.
   • Mecanismo: Parte de los rayos realiza uno o varios retornos adicionales en la banda y escapa por pequeñas ventanas de retroceso. Órdenes de retorno distintos se traducen en longitudes de trayecto y ángulos de salida diferentes, que se proyectan como anillos secundarios: más internos, finos y tenues.
   • Identificación: Buscar un segundo mínimo somero en la curva de visibilidad; restar un modelo del anillo principal y comprobar si los residuos muestran un anillo positivo; la co-localización multibanda incrementa la confianza.
   • Advertencias: Descartar colas de dispersión y artefactos de deconvolución; apoyarse en magnitudes de cierre y en la consistencia entre algoritmos.
3. Sector brillante persistente — punto débil estadístico de criticidad reducida
   • Fenomenología: Un sector del anillo permanece más brillante con posición casi fija; el contraste es cuantificable.
   • Mecanismo: El cizallamiento de la zona de transición alinea ondulaciones microscópicas y crea un corredor subcrítico en banda; allí la corteza cede con más facilidad. La resistencia efectiva hacia afuera disminuye, la energía multipaso escapa mejor y el sector se mantiene brillante.
   • Identificación: Reforzamiento en el mismo acimut entre noches y bandas; a menudo co-localizado con estructuras de polarización en banda.
   • Advertencias: Variar modelos iniciales y cobertura uv para probar que el sector no “sigue al algoritmo”; si el acimut deriva con la configuración de imagen, actuar con cautela.

II. Patrones de polarización: torsión suave y bandas de inversión

1. Torsión suave — proyección de una geometría alineada por cizalla
   • Fenomenología: El ángulo EVPA cambia de forma continua a lo largo del anillo, a menudo casi monótona por tramos.
   • Mecanismo: La zona de transición endereza las ondulaciones en tiras orientadas. El EVPA observado resulta de la orientación de esas tiras y de la geometría local de propagación; al variar el acimut, la proyección cambia sin saltos, de ahí la torsión suave.
   • Identificación: Construir un mapa de medida de rotación, retirar la rotación de Faraday de primer plano y muestrear el EVPA a lo largo del anillo para trazar EVPA frente a acimut; se espera una curva regular.
2. Inversión en banda — huella estrecha de corredores de reconexión e inversiones de orientación
   • Fenomenología: Una o más bandas estrechas muestran inversión rápida del EVPA y caída del grado de polarización; suele verse una estría co-localizada en intensidad total.
   • Mecanismo: En corredores de reconexión activa o saltos bruscos de cizalla, la orientación dominante se invierte a pequeña escala, o bien se superponen, en una misma línea de visión, componentes con orientaciones opuestas. La suma invierte el EVPA neto y reduce la fracción polarizada.
   • Identificación: Posiciones coherentes entre bandas próximas; anchura de la banda de inversión claramente menor que la del anillo; co-localización frecuente con bordes del sector brillante o con corredores de cizalla.
   • Advertencias: Retirar Faraday por extrapolación multibanda y comprobar persistencia; verificar fugas instrumentales de polarización.

III. «Voces» temporales: escalón común y envolvente de ecos

1. Escalón común — compuerta sincronizada de toda la banda crítica
   • Fenomenología: Tras desdispersar y alinear, las curvas multibanda saltan o quiebran casi al mismo tiempo.
   • Mecanismo: Un evento fuerte “empuja” levemente hacia abajo la corteza tensil y baja de forma breve el umbral crítico. La energía multipaso escapa con mayor facilidad en casi todas las bandas. Al ser un efecto geométrico y no dispersivo, la sincronía es inter-bandas.
   • Identificación: Tras el alineamiento, correlacionar residuos; se espera un pico significativo a retardo cero, independiente de la frecuencia. En imágenes coetáneas, suele intensificarse el sector brillante y aumentar la actividad de las bandas de inversión.
   • Advertencias: Excluir sincronizaciones del pipeline y escalones de calibración; descartar saturación o recorte en una banda única.
2. Envolvente de ecos — rebote tras el retroceso con reencaminamiento multipaso
   • Fenomenología: Después de un evento fuerte, aparecen picos secundarios de amplitud decreciente y separación creciente.
   • Mecanismo: La zona de transición guarda la entrada como elevaciones locales de tensión y la libera por tandas, mientras bucles geométricos reencaminan trayectos. El primer pulso es mayor; los siguientes se debilitan. A medida que las trayectorias se alargan, aumentan los intervalos. Si coexiste un rebote más interno, dos ritmos se superponen y ensanchan la envolvente.
   • Identificación: Usar autocorrelación u ondículas para localizar picos; comprobar alineación de fase entre bandas; verificar el aumento de intervalos en todas las bandas.
   • Advertencias: Revisar acoplos a fondos diurnos o a ventanas uv; eliminar artefactos de barridos periódicos o de enfoque.

IV. Discriminación y verificación: tres pasos mínimos

1. Instrumento y reconstrucción
   • Reconstrucción cruzada: cambiar algoritmos y modelos iniciales; testar la persistencia del anillo principal, subanillos y sector brillante.
   • Magnitudes de cierre: usar fase y amplitud de cierre para confirmar el origen astrofísico.
   • Imagen de “instantánea”: para fuentes rápidas, acortar la síntesis temporal y evitar confundir variabilidad temporal con textura espacial.
2. Primer plano y medio
   • Corrección de Faraday: mapear la medida de rotación, recuperar el EVPA intrínseco y entonces evaluar torsión e inversión en banda.
   • Dispersión: comparar tamaño y frecuencia para descartar desenfoque por dispersión y extrapolaciones engañosas.
3. Coherencia multidominio
   • Imagen–polarización–tiempo: ¿el escalón común coincide con el refuerzo del sector brillante y la actividad de inversión en banda?
   • Multi-sitio y multi-noche: ¿las huellas clave se mantienen bajo distintas geometrías de arreglo y épocas?

V. En síntesis: una misma corteza, tres lenguajes

• El anillo principal y los subanillos surgen del apilamiento geométrico en la banda crítica; el sector brillante persistente señala un “punto débil” subcrítico en banda.
• La torsión suave registra la orientación de las tiras alineadas por cizalla; la inversión en banda es la huella estrecha de un corredor de reconexión o de una inversión de orientación.
• El escalón común y la envolvente de ecos son la cara temporal de un umbral crítico que se presiona y luego rebota a lo largo de todo el perímetro.

Si reunimos estas pistas, alineamos lo que vemos con por qué ocurre: la misma corteza tensil escribe anillos y bandas en el plano de imagen, orientaciones en la polarización y —en el tiempo— una compuerta común seguida de ecos. Este mapa sustenta los mecanismos de canal y las reglas de reparto de energía que se desarrollan más adelante.