La frontera de un agujero negro impide que cualquier cosa que la cruce, incluida la luz, pueda regresar al universo exterior. Ahora, el análisis de una onda gravitacional excepcionalmente intensa producida por la colisión de dos agujeros negros ofrece una nueva forma de acercarse a este ‘punto de no retorno’.
¿Se puede oír a dos agujeros negros colisionar en el espacio? Gracias al estudio de la onda gravitacional más potente jamás detectada, un equipo científico ha observado por primera vez el esquivo ‘horizonte de sucesos’: el momento exacto del choque de fenómenos, justo antes de que toda la luz y sonido sean absorbidos en el nuevo agujero negro que se forma.
Precisamente por esta ausencia de luz, detectar el horizonte de sucesos es muy complicado. Ahora, este grupo investigador ha encontrado evidencias de ondas directas asociadas a la fase de formación del agujero negro final. El descubrimiento, cuyos detalles se publican en la revista Nature, ofrece una nueva forma de acceder al estudio de propiedades del horizonte de sucesos, donde se cruzan la física cuántica y las teorías de la relatividad general.
Según explica a SINC Ling Sun, del Centro de Excelencia ARC para el Descubrimiento de Ondas Gravitacionales (OzGrav) y la Universidad Nacional de Australia y líder de la investigación, las ondas gravitacionales son ondulaciones en el espaciotiempo que se producen cuando objetos masivos se mueven violentamente, como cuando dos agujeros negros giran en espiral y se fusionan.
“Los telescopios convencionales no pueden ver el horizonte del agujero negro en sí. Las ondas gravitacionales nos proporcionan un mensajero diferente: se generan por el movimiento del propio espacio-tiempo y pueden dar información de los momentos finales de la fusión de dos agujeros negros. Al estudiar estas ondas, podemos obtener información sobre el agujero negro recién formado, incluyendo cómo vibra, a qué velocidad gira y, en este trabajo, las señales relacionadas con su horizonte”, cuenta la investigadora australiana.
Es decir, las ondas gravitacionales nos dejan observar fenómenos que no emiten luz y porque llevan información directa sobre la dinámica extrema de estos sistemas.
Estas ondas son lo que ha utilizado el equipo científico para estudiar el llamado ‘horizonte de sucesos’ u ‘horizonte de eventos’ de un agujero negro. Este es el límite del agujero negro: cuando se cruza nada puede escapar de vuelta al universo exterior, ni siquiera la luz. Esto ocurre porque la velocidad necesaria para escapar de la gravedad del agujero negro ha alcanzado la velocidad de la luz y, dado que nada puede viajar más rápido que la luz, cualquier cosa que lo cruce queda atrapada para siempre. Así, el horizonte de sucesos no es una superficie sólida, sino un límite en el espaciotiempo.
“El horizonte de sucesos es el ‘punto de no retorno’ de un agujero negro: una vez algo lo cruza, ya no puede volver a salir ni transmitir información al exterior”, dice a SINC Ornella J. Piccinni, investigadora del centro IAC3-IEEC de la Universitat de les Illes Balears, que también ha participado en el estudio. Pero la investigadora matiza: “en este estudio no se observa como una superficie visible, sino a través de sus efectos sobre la señal gravitacional”.
Para estudiarlo, los investigadores midieron el “último sonido” que emitieron dos agujeros negros al colisionar. Estudios anteriores habían sugerido que durante este proceso podrían emitirse ondas directas —un tipo de onda gravitacional capaz de caracterizar el comportamiento del agujero negro resultante—, pero no se había registrado ninguna observación al respecto.
Encontramos pruebas observacionales de la existencia de un nuevo componente en la señal de ondas gravitacionales producida por la colisión de dos agujeros negros —la onda directa—
Este “último sonido” es la onda gravitacional GW250114, la señal de agujeros negros binarios más intensa observada hasta la fecha, aproximadamente tres veces más intensa que la primera señal de ondas gravitacionales detectada hace una década. Para analizarla, utilizaron los dos Observatorios de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO) de Estados Unidos.
“De esta forma, encontramos pruebas observacionales de la existencia de un nuevo componente en la señal de ondas gravitacionales producida por la colisión de dos agujeros negros —la onda directa— que contiene información sobre el horizonte del agujero negro recién formado”, dice Sun.
Según apunta la investigadora, la señal se comporta tal y como cabría esperar de un agujero negro giratorio según la teoría de Einstein: “su frecuencia está relacionada con la velocidad a la que gira el horizonte, y la forma en que se atenúa está relacionada con la intensidad de la gravedad cerca del horizonte. Esto nos ofrece una nueva forma de explorar la región muy cercana al horizonte de un agujero negro mediante ondas gravitacionales”.
Tal y como señala Puccini, estos resultados “abren una nueva vía para estudiar la física cerca del horizonte de los agujeros negros durante su formación”. Y dado que los agujeros negros son objetos extremos que se sitúan en la intersección entre la relatividad general y la teoría cuántica, “a largo plazo, podrían permitir poner a prueba con mayor precisión la relatividad general en el régimen de gravedad extrema y ofrecer nuevas pistas sobre cómo reconciliarla con la física cuántica, uno de los grandes retos de la física fundamental”.
A largo plazo, estos resultados podrían permitir poner a prueba con mayor precisión la relatividad general en el régimen de gravedad extrema y ofrecer nuevas pistas sobre cómo reconciliarla con la física cuántica
“Estos resultados son emocionantes porque los horizontes han sido durante mucho tiempo un elemento central de la teoría de los agujeros negros, pero muy difíciles de sondear de forma observacional. Con modelos teóricos mejorados y más eventos de ondas gravitacionales, las ondas directas podrían convertirse en una potente herramienta para explorar la física cercana al horizonte y permitir pruebas más precisas de la teoría de la relatividad general de Einstein en el futuro”, opina Sun.
Referencia:
Neil Lu, Sizheng Ma, Ornella J. Piccinni, Yanbei Chen & Ling Sun. GW250114 reveals signatures of post-merger black-hole horizon. Nature (2026).
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