Encuentran una posible ley universal detrás de los jets de los agujeros negros

Durante décadas, los astrofísicos han sospechado que los agujeros negros deben seguir, más o menos, las mismas reglas físicas sin importar su tamaño: desde los supermasivos que habitan en el centro de las galaxias hasta los de masa estelar, nacidos del colapso de estrellas mucho más masivas que el Sol.

Demostrarlo no ha sido fácil. Los agujeros negros encontrados, aunque abundantes, están en etapas muy distintas de sus vidas: algunos apenas se alimentan, otros están creciendo activamente y algunos devoran materia a un ritmo tan intenso que su entorno puede eclipsar a las estrellas de toda una galaxia. Compararlos entre sí para hallar mecanismos físicos es un reto actual de la astrofísica.

Entre los comportamientos más inquietantes de los agujeros negros está la formación de jets. Aunque nada de lo que cruza su horizonte de eventos puede escapar, de vez en cuando estos objetos lanzan chorros estrechos de plasma desde su entorno inmediato. Pueden avanzar a fracciones considerables de la velocidad de la luz y, en los casos más extremos, acercarse muchísimo a ella.

Un nuevo estudio publicado en Nature Astronomy propone haber encontrado una especie de regla universal detrás de este fenómeno. Los investigadores, Adelle J. Goodwin y Andrew Mummery, identificaron algo parecido a un “botón de encendido” para los jets: no parece depender de qué tan grande sea el agujero negro, sino del ritmo al que se está alimentando.

Para medir ese ritmo, los astrónomos usan como referencia el llamado límite de Eddington. Es, en términos simples, el punto en el que la radiación producida por la materia que cae al agujero negro empieza a empujar hacia afuera con tanta fuerza como la gravedad atrae hacia adentro. El estudio encontró dos fases distintas de expulsión de material. La primera ocurre poco después de que el agujero negro comienza a alimentarse, cuando lo hace a ritmos extremos. La segunda llega mucho más tarde, cientos o miles de días después, cuando el ritmo de alimentación ha caído hasta cerca del 2% del límite de Eddington, y que los autores relacionan con la formación de jets.

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Esta es la primera vez en la historia de la astronomía que encuentran firmas de eritrulosa, un monosacárido, en el medio interestelar, a miles de años luz.

De acuerdo con los autores, ya se sabía que los agujeros negros de masa estelar suelen formar jets cuando su ritmo de alimentación cae a unos pocos por ciento del límite de Eddington. Para comprobar si ocurría lo mismo con los supermasivos, el estudio recurrió a eventos de disrupción de marea, en los que una estrella pasa demasiado cerca de un agujero negro supermasivo y es desgarrada. Estos eventos permiten observar en pocos años cómo se forma y evoluciona el flujo de materia, un proceso que de otro modo tomaría miles de años. Los autores reunieron 20 eventos de disrupción de marea y pudieron reconstruir de manera suficientemente fiable la evolución del disco de acreción en 10 de ellos; esos sistemas proporcionaron 11 episodios de emisión de radio utilizados para estudiar las expulsiones de material.

Aunque la muestra es pequeña, que el umbral coincida con el observado en agujeros negros de masa estelar, con masas millones de veces menores, sugiere que este mecanismo podría aplicarse a los agujeros negros en general, sin importar su tamaño.

Saber cuándo aparecen los jets ayudará a reconstruir qué ocurre en las inmediaciones de un agujero negro y cómo libera parte de la energía acumulada durante su alimentación. Los astrofísicos también los estudian con interés evolutivo: se piensa que estos chorros pueden depositar energía en el gas de las galaxias anfitrionas y modificar la formación de nuevas generaciones de estrellas.