Agujeros negros 2.0: a la búsqueda de un modelo libre del problema de la singularidad
En el corazón de un agujero negro –la célebre singularidad– las leyes de la física que gobiernan el cosmos dejan de funcionar. O, al menos, eso sostiene la relatividad general. Desde hace años los teóricos discuten si esa “zona prohibida” existe de verdad y han imaginado modelos libres de singularidades. Un nuevo estudio, publicado en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP) y coordinado por el Institute for Fundamental Physics of the Universe (IFPU) de Trieste, repasa el estado de la cuestión, describe dos alternativas de agujeros negros sin singularidad y traza un mapa de pistas que podrían conducir, algún día, a una teoría de gravedad cuántica.
¿Qué entendemos por singularidad?
La relatividad general de Einstein permite la existencia de agujeros negros y establece que cualquier objeto que cruce el horizonte de sucesos acaba aplastado en la singularidad —el punto central—, donde las ecuaciones dejan de tener sentido. Si esa singularidad fuera real y no una “extraña solución matemática”, implicaría que la relatividad falla bajo condiciones extremas. Hemos reunido abundantes pruebas de los agujeros negros (la primera detección de ondas gravitacionales en 2015 y las imágenes del Event Horizon Telescope en 2019 y 2022), pero ninguna aclara qué hay en el centro. Para la comunidad científica, la singularidad es hoy una “bandera blanca”: reconocemos que desconocemos qué ocurre allí dentro.
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Estos físicos afirman que han probado la amplificación de ondas por medio de un cilindro con mecanismo de rotación, que es el concepto fundamental de la bomba de agujero negro.
El misterio en el núcleo y los modelos alternativos
Solo somos capaces de describir la física de un agujero negro hasta cierta distancia de su centro. Para ir más allá, la lógica indica que la gravedad debería manifestar efectos cuánticos capaces de “curar” la singularidad. Ese cambio de paradigma conduce, de manera natural, a modelos de agujeros negros desprovistos de singularidad, precisamente los que analiza el nuevo estudio.
Los autores distinguen tres familias principales:
- Agujero negro estándar: el clásico de la relatividad, con singularidad y horizonte de sucesos.
- Agujero negro regular: conserva el horizonte, pero elimina la singularidad.
- Imitador de agujero negro (mimicker): imita externamente al agujero negro, pero carece tanto de singularidad como de horizonte.
El artículo explica cómo podrían formarse estos objetos, de qué modo podrían transformarse unos en otros y qué huellas los delatarían frente a un agujero negro “tradicional”. “Ni los agujeros negros regulares ni los imitadores son idénticos al modelo estándar, ni siquiera fuera del horizonte”, subraya Stefano Liberati, director del IFPU y coautor del trabajo. “Observar esas regiones puede contarnos, aunque sea de forma indirecta, cómo es su estructura interna”.
Qué buscar en las próximas campañas observacionales
Para desenmascarar a estos candidatos habrá que medir pequeñas desviaciones respecto de las predicciones de Einstein, combinando instrumentos cada vez más sensibles y distintos canales de información. Las observaciones deberán centrarse principalmente en:
- Sombra y anillos de luz: el Event Horizon Telescope podría captar patrones de luz curvada más intrincados de lo esperado alrededor de un imitador.
- Ondas gravitacionales: ciertos ecos en la señal delatarían geometrías internas que no encajan con la relatividad clásica.
- Radiación térmica: si el objeto no tiene horizonte, su superficie debería emitir calor detectable —una señal imposible en el modelo estándar.
Los autores concluyen que estas pruebas ofrecerán pistas decisivas para unir la relatividad general (que describe lo muy grande) con la mecánica cuántica (que rige lo diminuto). “Se abre para la gravitación un periodo apasionante”, celebra Liberati. “Tenemos ante nuestros ojos una vasta pradera aún sin explorar”.
Artículo publicado originalmente en WIRED Italia, adaptado por Manuel de León.