El 23 de noviembre de 2023, científicos de LIGO detectaron una diminuta señal subatómica.

El eco final de un evento cataclísmico.

En algún lugar, a mitad de camino a través del cosmos, dos agujeros negros habían colisionado con una fuerza increíble.

Este choque épico envió ondas a través del universo, lo suficientemente poderosas como para ser detectadas aquí en la Tierra, a más de 7 mil millones de años luz de distancia.

Este no es un tipo de evento inusual para LIGO.

Pero lo que sí fue inusual es que ninguno de los dos agujeros negros involucrados debería siquiera existir.

Según nuestros modelos actuales, caen dentro de la llamada “brecha de masa”, un rango de masas de agujeros negros que, hasta donde sabemos, es imposible de crear.

Ahora, los científicos están intentando descifrar esta señal débil e increíblemente compleja para entender cómo y por qué estos gigantes espaciales se encontraron y así resolver uno de los mayores misterios de la astronomía: ¿de dónde surgieron estos agujeros negros imposibles?

Soy Alex McCoan y estás viendo Astrum.

Acompáñame hoy mientras estudiamos lo invisible para revelar lo imposible.

Exploraremos la increíble tecnología que nos permite penetrar en la ciencia de los agujeros negros y descubrir cómo estos fenómenos extremos continúan empujando los límites de nuestro conocimiento.

A lo largo del cosmos, pares de agujeros negros están atrapados en una danza gravitacional.

Durante miles de millones de años, sus órbitas se estrechan, acercándolos cada vez más hasta que finalmente colisionan.

En el impacto, se fusionan, dando lugar a algo nuevo: un agujero negro aún más masivo.

Estas colisiones liberan cantidades enormes de energía, equivalentes a muchas veces la masa de nuestro Sol.

Sin embargo, son extremadamente difíciles de detectar, ya que los agujeros negros atrapan la luz y la materia, haciéndolos invisibles.

Entonces, surge la pregunta: ¿cómo se observa lo invisible?

La respuesta está en una de las últimas predicciones de Einstein: las ondas gravitacionales.

Cuando objetos masivos se aceleran, generan ondulaciones en el espacio-tiempo, el tejido mismo del universo.

En condiciones normales son imperceptibles, pero eventos extremos como la colisión de agujeros negros pueden producir ondas lo suficientemente fuertes para detectarse en la Tierra.

En los momentos finales antes de fusionarse, estos agujeros negros se acercan a la velocidad de la luz, generando una explosión de ondas gravitacionales que se propagan por el universo.

Aun así, las distorsiones que detectamos son minúsculas, mil veces más pequeñas que un protón.

Einstein nunca vio confirmada esta predicción porque la tecnología no lo permitía.

De hecho, pensaba que era imposible comprobarla.

Hasta 2015.

Ese año, casi 60 años después de su muerte, los científicos detectaron por primera vez ondas gravitacionales gracias a LIGO, un observatorio revolucionario.

LIGO consta de dos detectores separados por 3.000 km.

Cada uno tiene túneles de más de 4 km con espejos extremadamente precisos suspendidos para aislarlos de vibraciones.

Mediante láseres, miden cambios minúsculos en la distancia entre estos espejos causados por las ondas gravitacionales.

Gracias a esto, podemos detectar eventos ocurridos a miles de millones de años luz y reconstruir lo sucedido.

Desde entonces, LIGO y sus colaboradores han detectado más de 300 fusiones de agujeros negros.

En 2017, sus fundadores recibieron el Premio Nobel de Física.

Pero en 2023 ocurrió algo aún más impactante: la señal GW231123.

Duró solo una décima de segundo, pero era extremadamente clara, mucho más fuerte que el ruido habitual.

Tras rigurosas pruebas, los científicos confirmaron que no era un error.

El análisis mostró que se trataba de la fase final de una fusión: el “ringdown”, cuando el nuevo agujero negro vibra como una campana antes de estabilizarse.

El resultado fue asombroso: un agujero negro final de entre 182 y 251 masas solares, el más masivo observado tras una fusión.

Durante el evento, se liberaron 15 masas solares en energía, más que toda la energía emitida por todas las estrellas del universo en ese instante.

Pero lo más extraño estaba por venir.

Los agujeros negros originales tenían 103 y 137 masas solares, y giraban casi a la velocidad de la luz.

Según la teoría, no deberían existir, ya que caen dentro de la “brecha de masa”.

Esta brecha se debe a cómo mueren las estrellas masivas.

Algunas explotan completamente sin dejar remanente, mientras que otras pierden masa antes de colapsar, evitando formar agujeros negros en ese rango.

Durante años, las observaciones confirmaban esta teoría… hasta ahora.

Entonces, ¿cómo se formaron?

Una hipótesis sugiere fusiones sucesivas de agujeros negros más pequeños.

Pero hay un problema: estas fusiones tienden a reducir el giro, no a aumentarlo.

Sin embargo, estos agujeros negros giraban extremadamente rápido.

Otra teoría, propuesta por científicos del Flatiron Institute, apunta a los campos magnéticos de las estrellas progenitoras.

Sus simulaciones muestran que estrellas muy masivas pueden perder gran parte de su masa antes de colapsar, quedando justo en el límite de la brecha.

Luego, durante el colapso, los campos magnéticos pueden expulsar material y acelerar el giro del agujero negro.

En algunos casos, incluso generan chorros relativistas que expulsan materia, afectando la masa final y la velocidad de rotación.

Esto sugiere una conexión entre masa y giro: campos magnéticos fuertes producen agujeros negros más ligeros y lentos, mientras que campos débiles permiten objetos más masivos y rápidos.

Aunque aún no se ha confirmado observacionalmente, esta teoría predice señales detectables, como estallidos de rayos gamma.

Si se confirma, significaría que la brecha de masa no es realmente un límite, y que podrían existir muchos más agujeros negros “imposibles” ocultos en el universo.

Tomará años comprender completamente este descubrimiento, pero una cosa es segura: los agujeros negros siguen desafiando todo lo que creemos saber.