Los chorros de los agujeros negros se activan al 2% de su alimentación máxima, sin importar el tamaño

Algo se activa dentro de un agujero negro cuando su tasa de alimentación cae exactamente al 2% del máximo. En esa fracción precisa — idéntica tanto si el agujero negro tiene diez veces la masa del Sol como si es mil millones de veces más pesado — se enciende un chorro de plasma y comienza a acelerarse hacia la velocidad de la luz.

Durante décadas, los astrónomos han observado estos chorros atravesando galaxias sin entender qué los lanzaba. Los chorros están entre los fenómenos más energéticos del universo, extendiéndose millones de años luz y transportando suficiente energía como para remodelar las nubes de gas de las que se forman nuevas estrellas. El desencadenante era desconocido. Un estudio en Nature Astronomy, que analiza veinte eventos en los que estrellas fueron despedazadas y consumidas por agujeros negros, lo ha encontrado.

La respuesta es el 2% del límite de Eddington, la tasa de alimentación teórica en la que la presión de radiación exterior de un agujero negro equilibra exactamente su atracción gravitatoria interior. Cuando la tasa de acreción cae por debajo de ese umbral, el chorro se dispara. Cada vez. En todas las escalas.

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Cómo encontraron el detonante

La Dra. Adelle Goodwin del Centro Internacional de Investigación de Radioastronomía de la Universidad Curtin y el Dr. Andrew Mummery del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton pasaron años ensamblando observaciones de eventos de disrupción de marea — las raras y violentas ocurrencias en las que una estrella se acerca demasiado a un agujero negro supermasivo y es despedazada por las mareas gravitatorias. El evento comprime lo que normalmente serían millones de años de alimentación de un agujero negro en un estallido que dura de meses a años.

Esa compresión es lo que hace que los eventos de disrupción de marea sean un laboratorio tan preciso. En lugar de esperar un episodio normal de alimentación en un núcleo galáctico activo — que puede persistir durante millones de años — los investigadores pueden observar un ciclo completo de acreción de principio a fin. El equipo reunió observaciones ópticas, ultravioleta, de rayos X y de radio de telescopios en cuatro continentes y en el espacio, siguiendo la tasa de alimentación mientras cada agujero negro consumía la estrella despedazada.

De los veinte eventos en su muestra, diez tenían suficiente calidad de datos para medir la tasa de acreción en el momento en que apareció un chorro. En cada caso, la medición cayó en o muy cerca del 2% del límite de Eddington. Los agujeros negros abarcaron doce órdenes de magnitud en masa — desde unas pocas masas estelares hasta cientos de millones de masas solares — y el umbral se mantuvo en cada instancia.

La regla del 2% y el límite de Eddington

El límite de Eddington, llamado así por el astrofísico británico Arthur Eddington, describe la tasa de alimentación en la que la presión de radiación sobre el material que cae equilibra exactamente la gravedad. Por encima de la tasa de Eddington, la radiación saliente expulsa el suministro de combustible; por debajo, la materia cae hacia adentro con más libertad. Para los agujeros negros que acrecen a tasas muy altas, la física está dominada por la radiación; a tasas bajas, la geometría del propio disco de acreción cambia.

El valor del 2% se sitúa en un régimen conocido como estado duro, donde el disco de acreción transita de una estructura geométricamente delgada y ópticamente espesa a una geometría más hinchada, más caliente y menos eficiente. Esta transición estructural ya era conocida por estudios de binarias de rayos X — sistemas pequeños donde un agujero negro de masa estelar se alimenta de una estrella compañera — pero si desencadenaba chorros de la misma manera en sistemas supermasivos no estaba verificado.

El nuevo resultado dice que sí. El mecanismo que lanza los chorros no responde a la masa absoluta del agujero negro. Responde únicamente a la relación entre la tasa de acreción y el límite de Eddington. Un agujero negro de masa estelar que se alimenta al 2% de su tasa de Eddington y un agujero negro supermasivo que hace lo mismo producen chorros mediante física idéntica, separados por doce órdenes de magnitud en escala física. La universalidad sugiere que la física de los chorros es fundamentalmente invariante de escala — regida por razones adimensionales en lugar de cantidades absolutas.

Lo que no explica

Diez eventos es una muestra estadística pequeña, y los investigadores son cuidadosos con los límites de su conclusión. La tasa de acreción durante un evento de disrupción de marea no es directamente medible — se estima a partir de la luminosidad óptica, ultravioleta y de rayos X del evento, lo que introduce incertidumbres. La conversión de brillo observado a tasa real de alimentación depende de modelos de emisión del disco que aún se debaten.

Más fundamentalmente, saber cuándo se enciende el chorro no es lo mismo que saber cómo. El umbral del 2% identifica el punto de disparo con precisión, pero el mecanismo físico que convierte la materia que cae en un chorro relativista en ese momento exacto sigue siendo un problema abierto. Los principales candidatos involucran la estructura del campo magnético del disco y la rotación del agujero negro — el mecanismo de Blandford–Znajek — pero los nuevos datos no pueden distinguir entre modelos competidores.

También está la cuestión de los chorros que no se encienden. No todos los eventos de disrupción de marea producen un chorro incluso cuando las tasas de acreción cruzan el umbral del 2%. La geometría del eje de giro del agujero negro y la configuración del flujo magnético cerca del horizonte de eventos pueden determinar si realmente se forma un chorro, o si la energía se disipa por otros medios.

El momento en Madrid

El avance no surgió de una computadora en Australia o Nueva Jersey. Ocurrió en un bar cerca del sitio de una conferencia en Madrid, donde Goodwin y Mummery compararon notas tomando algo. Cada uno había estado analizando los datos de disrupción de marea de manera independiente y se dieron cuenta, al ver los números juntos, de que el umbral coincidía en cada evento de ambas muestras.

El equipo luego regresó y confirmó sistemáticamente el hallazgo contra el conjunto completo de datos. Mummery describió el resultado: “Estos agujeros negros están separados por diferencias enormes de masa, pero parecen encender sus chorros en el mismo punto de su proceso de alimentación.”

El resultado impone una nueva restricción estricta a las teorías de la formación de chorros relativistas. Los modelos teóricos que no pueden reproducir un disparo universal al 2% en todas las masas de agujeros negros ahora están en tensión con los datos.

Preguntas frecuentes sobre los chorros de agujeros negros

¿Qué es un evento de disrupción de marea?

Un evento de disrupción de marea ocurre cuando una estrella pasa lo suficientemente cerca de un agujero negro como para que las fuerzas de marea gravitatorias — más fuertes en el lado cercano de la estrella que en el lejano — superen la autogravedad de la estrella y la despedacen. El material estelar despedazado forma un disco de acreción y es consumido durante meses o años. Estos eventos son detectables en todo el universo observable como destellos transitorios brillantes.

¿Qué es el límite de Eddington?

El límite de Eddington es la tasa de alimentación en la que la presión de radiación exterior del material que acrece equilibra exactamente la fuerza gravitatoria interior. Para un agujero negro de diez masas solares, la tasa de Eddington es aproximadamente una centésima de masa solar por año; para un agujero negro supermasivo de mil millones de masas solares, es aproximadamente diez masas solares por año. El umbral del 2% de este estudio es el 2% de la tasa de Eddington que corresponda a un agujero negro dado.

¿Por qué importa el umbral del chorro para la evolución de las galaxias?

Los chorros de los agujeros negros supermasivos son uno de los mecanismos principales por los cuales los agujeros negros regulan la formación de estrellas en sus galaxias anfitrionas. Cuando un chorro se enciende, inyecta energía en el gas circundante, calentándolo y suprimiendo la formación de nuevas estrellas. Entender precisamente cuándo se encienden los chorros — y qué controla ese interruptor — es esencial para modelos precisos de cómo evolucionan las galaxias a lo largo del tiempo cósmico. La regla del 2% da a los teóricos una restricción precisa y basada en observaciones desde la cual trabajar.

¿Cómo pondrán a prueba esto los futuros telescopios?

El Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA está diseñado en parte para detectar miles de eventos de disrupción de marea en su estudio de campo amplio, extendiendo enormemente la muestra actual de diez eventos confiables. El equipo tiene la intención de determinar si el giro del agujero negro, el tipo de galaxia anfitriona o la configuración del campo magnético en el momento de la disrupción modifican el umbral — o si el 2% resulta genuinamente universal en toda la población de agujeros negros.

El Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA, que se lanzó a finales de agosto de 2026 y ahora lleva suficiente combustible para al menos 22 años de operaciones, se espera que detecte miles de eventos de disrupción de marea en sus primeros años de estudio de campo amplio — extendiendo enormemente la muestra actual de diez eventos confiables. Si el 2% resulta universal en esa población más amplia, o se descompone para agujeros negros en los extremos de masa y giro, determinará si este número entra en los libros de texto como una constante fundamental de la física de los chorros o permanece como una aproximación que se sostiene para una clase particular de eventos de alimentación.

El artículo fue dirigido por Goodwin y Mummery, con coinvestigadores de observatorios en Australia, Estados Unidos, India, Sudáfrica y el Reino Unido.

Referencia: Goodwin, Mummery et al., “A universal critical accretion rate for black hole jet formation,” Nature Astronomy, 2026. DOI: 10.1038/s41550-026-02951-1

Etiquetas: astronomy, black holes, Nature Astronomy, Curtin University, Eddington limit, relativistic jets

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