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

Algo se enciende 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— un chorro de plasma se dispara y comienza a acelerarse hasta cerca de la velocidad de la luz.

Durante décadas, los astrónomos han visto estos chorros atravesar galaxias sin entender qué los desencadena. Los chorros se cuentan 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 nacen nuevas estrellas. El detonante 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 hacia afuera de un agujero negro equilibra exactamente su atracción gravitatoria hacia adentro. Cuando la tasa de acreción cae por debajo de ese umbral, el chorro se dispara. Siempre. A cualquier escala.

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Cómo encontraron el desencadenante

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

Esa compresión es lo que convierte a los eventos de disrupción de marea en un laboratorio tan preciso. En lugar de esperar un episodio normal de alimentación en un núcleo galáctico activo —que puede prolongarse 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 procedentes de telescopios en cuatro continentes y en el espacio, siguiendo la tasa de alimentación a medida que cada agujero negro consumía la estrella despedazada.

De los veinte eventos de 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 se situó en el 2% del límite de Eddington o muy cerca de él. Los agujeros negros abarcaban doce órdenes de magnitud en masa —desde unas pocas masas estelares hasta cientos de millones de masas solares— y, sin embargo, el umbral se mantuvo en todos los casos.

La regla del 2% y el límite de Eddington

El límite de Eddington, que debe su nombre al 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 combustible; por debajo, la materia cae hacia el interior con mayor libertad. Para 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, en el que el disco de acreción transita de una estructura geométricamente delgada y ópticamente espesa a otra más hinchada, más caliente y menos eficiente. Esta transición estructural ya se conocía por los estudios de binarias de rayos X —sistemas pequeños donde un agujero negro de masa estelar se alimenta de una estrella compañera—, pero no se había verificado si desencadenaba chorros del mismo modo en sistemas supermasivos.

El nuevo resultado dice que sí. El mecanismo que lanza los chorros no responde a la masa absoluta del agujero negro. Responde solo a la proporción 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 una 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 relaciones adimensionales, no por cantidades absolutas.

Lo que no explica

Diez eventos son una muestra estadística pequeña, y los investigadores son cautos acerca de los límites de su conclusión. La tasa de acreción durante un evento de disrupción de marea no se puede medir directamente —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.

De manera más fundamental, saber cuándo se dispara el chorro no es lo mismo que saber cómo. El umbral del 2% identifica el punto de activación 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. Las candidatas principales 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 disparan. 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 sucesos 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 un ordenador en Australia o Nueva Jersey. Ocurrió en un bar cerca de un lugar de conferencias en Madrid, donde Goodwin y Mummery compararon apuntes tomando algo. Cada uno había estado analizando los datos de disrupción de marea por su cuenta y se dieron cuenta, al mirar juntos las cifras, de que el umbral coincidía en todos los eventos de ambas muestras.

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

El resultado impone una nueva restricción muy precisa a las teorías de formación de chorros relativistas. Los modelos teóricos que no puedan reproducir un desencadenante universal del 2% en todas las masas de agujeros negros están ahora en tensión con los datos.

Preguntas frecuentes sobre los chorros de los 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 propia gravedad de la estrella y la desgarren. El material estelar despedazado forma un disco de acreción y es consumido a lo largo de 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 hacia afuera del material en acreción equilibra exactamente la fuerza gravitatoria hacia adentro. 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% en este estudio es el 2% de la tasa de Eddington que corresponda a cada agujero negro.

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

Los chorros de los agujeros negros supermasivos son uno de los mecanismos principales mediante los cuales los agujeros negros regulan la formación estelar en sus galaxias anfitrionas. Cuando un chorro se dispara, inyecta energía en el gas circundante, calentándolo y suprimiendo la formación de nuevas estrellas. Comprender con precisión cuándo se encienden los chorros —y qué controla ese interruptor— es esencial para unos modelos precisos de cómo evolucionan las galaxias a lo largo del tiempo cósmico. La regla del 2% proporciona a los teóricos una restricción precisa y basada en observaciones con la que 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, ampliando enormemente la muestra actual de diez eventos fiables. El equipo pretende determinar si el espín 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 ser 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 trabajo de estudio de campo amplio —ampliando enormemente la muestra actual de diez eventos fiables. Si el 2% resulta universal en esa población más amplia, o se rompe para agujeros negros en los extremos de masa y espín, determinará si este número entra en los libros de texto como una constante fundamental de la física de chorros o sigue siendo una aproximación válida para una clase particular de eventos de alimentación.

El artículo fue liderado por Goodwin y Mummery, con coinvestigadores procedentes 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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