Un agujero negro formado tras la muerte de una estrella puede tener unas diez veces la masa del Sol. El que ocupa el centro de una galaxia puede reunir millones o incluso miles de millones de masas solares. Sus dimensiones son radicalmente diferentes y también lo son las escalas temporales en las que evolucionan.
Sin embargo, ambos podrían obedecer la misma regla cuando lanzan chorros de materia a velocidades próximas a la de la luz.
Adelle Goodwin, del International Centre for Radio Astronomy Research de la Universidad Curtin, y Andrew Mummery, del Institute for Advanced Study de Princeton, han encontrado que los agujeros negros supermasivos producen un chorro tardío cuando su tasa de alimentación cae hasta aproximadamente el 2% del límite de Eddington. Es prácticamente el mismo umbral en el que los agujeros negros de masa estelar cambian de estado y vuelven a desarrollar chorros.
El resultado, publicado en Nature Astronomy, apunta a algo que los astrofísicos sospechaban desde hacía décadas: la física que conecta la alimentación de un agujero negro con aquello que expulsa podría ser independiente de su tamaño.
El problema era que nadie puede esperar miles de años para ver el cambio
En los agujeros negros de masa estelar resulta relativamente sencillo seguir estos ciclos. Forman sistemas binarios con estrellas, reciben material de ellas y pueden cambiar notablemente en días, semanas o meses.
Con los supermasivos ocurre algo distinto. Los núcleos activos de las galaxias pueden evolucionar durante miles o millones de años, haciendo prácticamente imposible observar cómo un mismo sistema atraviesa las distintas etapas necesarias para descubrir exactamente cuándo aparece un chorro.
Goodwin y Mummery encontraron una especie de atajo: observar estrellas siendo destruidas.
Son los llamados eventos de disrupción de marea (TDE). Una estrella se aproxima demasiado a un agujero negro supermasivo, las enormes diferencias gravitatorias la despedazan y parte de sus restos forma un disco caliente alrededor del agujero negro. Ese episodio comprime un ciclo de alimentación que normalmente sería lentísimo en apenas meses o años.
Los investigadores recopilaron observaciones en radio, luz visible, ultravioleta y rayos X de 20 TDE, y seleccionaron diez donde los datos permitían reconstruir con suficiente precisión tanto la alimentación del agujero negro como la aparición de los flujos de material.
Aparecieron dos momentos completamente diferentes
El primero resulta relativamente intuitivo. Justo después de destruir la estrella, el agujero negro recibe una cantidad enorme de materia y puede encontrarse en una fase super-Eddington, es decir, alimentándose por encima del régimen estable convencional. En ese momento aparecen potentes flujos de salida.
Después puede llegar el silencio. Cientos o incluso miles de días más tarde, cuando la cantidad de materia disponible disminuye, algunos de esos mismos sistemas vuelven a iluminarse en radio. El estudio encontró que ese segundo episodio aparece cuando la alimentación alcanza aproximadamente 0,02 veces el límite de Eddington.
Ese número era muy familiar.
Los agujeros negros estelares de nuestra galaxia también atraviesan una transición crítica alrededor del 2% de Eddington, acompañada por la formación de chorros. Encontrar prácticamente el mismo valor en objetos separados por varios órdenes de magnitud sugiere que detrás podría existir un único mecanismo físico escalable.
Todavía quedan incógnitas. El trabajo estudia una muestra relativamente pequeña de TDE y no resuelve por sí mismo cómo los campos magnéticos, el disco de acreción y posiblemente la rotación del agujero negro convierten esa transición en un chorro relativista. Pero sí ofrece algo especialmente útil: una forma de anticipar cuándo mirar.
Si los astrónomos pueden calcular cuándo los restos de una estrella alcanzarán ese umbral del 2%, podrán programar radiotelescopios para esperar el nacimiento del chorro en lugar de observar durante años prácticamente a ciegas. Algo especialmente relevante para instalaciones muy solicitadas y para observatorios de próxima generación como el Square Kilometre Array.
La diferencia entre un agujero negro estelar y uno supermasivo puede ser de millones de veces en masa. Al parecer, cuando llega el momento de encender sus chorros, el Universo utiliza el mismo interruptor.
