Descubrimientos de septiembre de 2025 sugieren rutas inéditas para el parto y crecimiento de agujeros negros

Descubrimiento 1: agujero negro prácticamente desnudo en el universo temprano

• Astrónomos usando el Telescopio Espacial James Webb (JWST) detectaron un supermasivo agujero negro, denominado QSO1, con una masa aproximada de 50 millones de soles, ubicado en una época muy temprana del universo, alrededor del momento de la reionización.

• Lo extraordinario es que este objeto parece prácticamente aislado: la galaxia que lo rodea tiene una masa estelar muy reducida, y el material observable circundante está compuesto fundamentalmente por hidrógeno y helio, con pocas trazas de elementos más pesados producidos por la nucleosíntesis estelar.

• Esta observación contradice modelos convencionales en los que primero se formarían galaxias con estrellas, y luego, dentro de estas, los agujeros negros crecerían a partir de remanentes estelares o por fusiones sucesivas. En este caso, el agujero podría haberse formado muy temprano, posiblemente incluso como un agujero negro primordial, o por colapso directo de gas masivo, antes de que su entorno galáctico se desarrolle plenamente.

Descubrimiento 2: confirmación de ley del área del horizonte de eventos tras fusiones

• Usando datos del evento de onda gravitacional llamado GW250114, detectado el 14 de enero de 2025 por los observatorios LIGO, astrónomos lograron medir con alta precisión cómo dos agujeros negros (de masas aproximadas de 34 y 32 masas solares) se fusionan en uno solo, formando un objeto de ~63 masas solares.

• El resultado relevante para la física teórica es que el área del horizonte de eventos del agujero negro resultante es mayor que la suma de las áreas de los dos originales, lo que confirma una predicción clásica de Stephen Hawking, formulada en 1971, relacionada con la mecánica de agujeros negros y análoga en varios aspectos a la segunda ley de la termodinámica. Además, esta observación representa uno de los “señales limpias” más claras captadas hasta ahora en ondas gravitacionales, lo que permite hacer pruebas rigurosas de la relatividad general y de los modelos de agujeros negros rotantes (tipo Kerr).

Implicaciones científicas y teóricas

• Nuevas rutas de formación: Si objetos como QSO1 existen sin galaxia o con galaxias muy poco desarrolladas alrededor, ello sugiere que los modelos dominantes (colapso estelar + crecimiento vía fusiones) podrían no explicar todos los casos. Modelos de agujeros negros primordiales, de semillas “pesadas” o de colapso directo tienen ahora mayor respaldo empírico.

• Evolución galáctica y co-evolución agujero-galaxia: Este tipo de hallazgos obliga a replantear cómo los agujeros negros influyen en la formación de sus galaxias y viceversa, incluyendo los efectos de retroalimentación, desplazamientos gravitacionales o “caza” de materia oscura/gas en entornos poco densos.

• Validación de teorías clásicas: La confirmación de la ley del área del horizonte refuerza marcos teóricos fundamentales, como la relatividad general, la termodinámica de agujeros negros, y los modelos de agujeros negros tipo Kerr. Además mejora la confianza en lo que pueden decir las ondas gravitacionales sobre fenómenos extremos.

• Desafíos observacionales: Estos descubrimientos hacen patente la importancia de telescopios avanzados como JWST, de grandes y sensibles detectores de ondas gravitacionales (como LIGO, y colaboraciones Virgo-KAGRA), así como nuevas misiones futuras que permitan captar más fusiones, objetos más remotos o menos luminosos, y ambientes menos contaminados por radiación estelar o polvo.

Preguntas abiertas y direcciones futuras

• ¿Cuánto comunes son los agujeros negros “naked” u off-center en los albores del universo? ¿Se trata de excepciones o la norma?

• ¿Cuál es la masa mínima o condiciones necesarias para que un agujero negro primordial o de colapso directo se desarrolle sin formación galáctica previa sustancial?

• En la confirmación de la ley del área: ¿qué tan precisas son las estimaciones de masa, spin y horizonte de los agujeros implicados? ¿Cómo afectan posibles errores instrumentales o interpretaciones teóricas?

• Exploraciones multi-longitud de onda (óptico, infrarrojo, radio, rayos X) junto con seguimiento de ondas gravitacionales, serán claves para caracterizar estos objetos y determinar su estadística poblacional.