Los agujeros negros pueden tener masas extraordinariamente diferentes y, sin embargo, los astrofísicos sospechan desde hace décadas que los procesos que ocurren a su alrededor obedecen a principios similares.
Comprobarlo ha sido difícil. Los agujeros negros de masa estelar pueden modificar su comportamiento en días o meses, lo que permite seguir su evolución prácticamente en tiempo real. En cambio, los discos que rodean a los agujeros negros supermasivos pueden tardar miles de años en atravesar transformaciones equivalentes.
Ahora, Adelle J. Goodwin y Andrew Mummery encontraron una forma de salvar esa diferencia utilizando algunos de los episodios más violentos que pueden producirse alrededor de un agujero negro: los eventos de disrupción de marea.
Una estrella destruida permite acelerar el reloj
Un evento de disrupción de marea ocurre cuando una estrella pasa demasiado cerca de un agujero negro supermasivo. Las enormes fuerzas gravitatorias terminan desgarrándola y parte de su material forma un disco alrededor del agujero negro.
Este proceso permite observar en unos pocos años cómo nace y evoluciona un nuevo flujo de acreción, algo que en un núcleo galáctico activo convencional podría requerir miles de años.
Los investigadores analizaron 20 eventos de disrupción de marea utilizando observaciones en luz visible, ultravioleta, rayos X y radio. En diez casos pudieron reconstruir con suficiente precisión tanto la evolución de la alimentación del agujero negro como el momento en que aparecieron las emisiones asociadas a expulsiones de material.
Y apareció un patrón.
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Dos momentos diferentes para expulsar materia
La primera fase se produce poco después de que la estrella es destruida, cuando el agujero negro recibe material a un ritmo extremadamente elevado, incluso por encima del denominado límite de Eddington.
En estas condiciones pueden generarse poderosos vientos y expulsiones de materia. Pero el segundo episodio resulta todavía más interesante.
Cientos o incluso miles de días después, cuando el disco pierde intensidad y la tasa de acreción cae hasta aproximadamente el 2% del límite de Eddington, aparece una nueva expulsión asociada con la formación de un jet.
El límite de Eddington sirve como referencia para comparar cuánto se está alimentando un agujero negro: representa aproximadamente el punto en el que la presión de la radiación generada por la materia que cae comienza a competir con la atracción gravitatoria.
El mismo número en agujeros negros millones de veces más pequeños
Aquí está la parte sorprendente.
Los astrónomos ya sabían que los agujeros negros de masa estelar atraviesan cambios importantes en sus discos y vuelven a producir jets cuando su tasa de acreción disminuye hasta unos pocos puntos porcentuales del límite de Eddington.
El nuevo estudio encontró prácticamente el mismo umbral en agujeros negros supermasivos, pese a que pueden ser millones o incluso miles de millones de veces más masivos.
Eso apunta a que la formación de jets podría depender mucho menos de la masa absoluta del objeto de lo que cabría esperar y mucho más del estado físico del material que lo rodea.
Una posible regla universal para los agujeros negros
Los autores proponen que existe una tasa crítica de acreción independiente de la escala. Cuando el flujo de materia atraviesa ese umbral cercano al 2% de Eddington, el disco cambia de estado y crea las condiciones necesarias para lanzar un jet. La muestra todavía es pequeña y serán necesarias nuevas observaciones para comprobar hasta qué punto la relación puede considerarse realmente universal. Pero el resultado conecta por primera vez de esta manera sistemas separados por enormes diferencias de masa.
Comprender cuándo aparecen estos jets tiene además consecuencias mucho más amplias. Los chorros pueden transportar enormes cantidades de energía hacia el gas de una galaxia y modificar las condiciones en las que se forman nuevas estrellas.
Así, un comportamiento que comienza muy cerca del horizonte de un agujero negro puede terminar afectando regiones muchísimo mayores.
Si el patrón se confirma, desde los pequeños agujeros negros de nuestra galaxia hasta los gigantes que dominan los centros galácticos podrían estar utilizando esencialmente el mismo “interruptor” físico para encender sus jets.
