Los cazadores de agujeros negros demuestran que Stephen Hawking tenía razón

GinebraGracias al análisis de las ondas gravitacionales procedentes de la unión de dos agujeros negros situados a 1.300 millones de años luz, científicos de la colaboración internacional LIGO (del inglés láser interferometer gravitational-wave observatory) han podido demostrar una teoría desarrollada por Stephen Hawking hace más de cuarenta años. El físico británico, fallecido en 2018, elaboró ​​la hipótesis de que el agujero negro que resulta de la fusión de dos devoradores de materia debería ser, necesariamente, mayor que la suma de los tamaños de ambos originales.

Según las observaciones de las ondas gravitacionales detectadas el pasado 14 de enero, los agujeros negros iniciales tendrían una superficie total conjunta de unos 240.000 kilómetros cuadrados, el equivalente a la superficie del Reino Unido. Tras la fusión, se observó que el agujero negro resultante tiene una superficie de unos 400.000 kilómetros cuadrados, lo que demostraría así la predicción de Hawking. "Es un descubrimiento muy importante, ya que es la prueba más precisa que hemos hecho de la teoría de la relatividad general de Einstein", explica Giada Caneva, doctorando en el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) y una de las principales autoras del estudio publicado en la revista Physical Review Letters.

El descubrimiento se ha realizado diez años después de la detección de las primeras ondas gravitacionales, el 14 de septiembre del 2015, y siete después de la muerte de Hawking. A raíz del descubrimiento, los líderes de la colaboración LIGO, Reiner Weiss, Kipp Thorne y Barry Barish, recibieron el premio Nobel de física en 2017. Desde que los detectores de ondas gravitacionales entraron en funcionamiento se han identificado unas 300 señales provenientes de la fusión de dos agujeros negros, de una fusión de dos agujeros negro, de dos estrellas de neutrones. Esto ha permitido entender con más detalle este tipo de procesos aparentemente tan comunes en nuestro universo.

"Los detectores de ondas gravitacionales nos permiten entender mejor a la población de agujeros negros en el Universo", explica Mario Martínez Pérez, investigador Icrea del IFAE, uno de los principales centros de investigación que ha participado en el estudio. Durante esta última década, los científicos y los ingenieros han refinado progresivamente a los detectores, lo que ha abierto una ventana a la observación de un gran número de fenómenos nuevos. Detectores como LIGO son ahora capaces de detectar cambios en el espacio-tiempo de una diez milésima parte de la anchura de un protón, el equivalente a unos 700 trillones de veces menor que un cabello humano.

Simples y al mismo tiempo complejos

Este descubrimiento apunta también a que los agujeros negros, a pesar de su aparente complejidad, en realidad son objetos astronómicos muy simples. "Puedes describir un agujero negro sólo con su masa y su espín o velocidad de rotación", explica Caneva, quien añade que estas características están estrechamente ligadas a las vibraciones de las ondas gravitacionales y pueden medirse fácilmente. "Si sabes la masa y el espín de un agujero negro, sabes su tamaño", resuelve Martínez

Aunque desde el 2019 ya existían indicios que apuntaban a que la ley de Hawking de los agujeros negros era correcta, ha sido un aumento de la precisión del detector lo que ha permitido confirmarla definitivamente. Este descubrimiento podría tener implicaciones importantes para entender cómo funciona la gravedad a nivel microscópico, o incluso elaborar una teoría cuántica de la gravedad. "Con las ondas gravitacionales hemos abierto una ventana a la posibilidad de detectar efectos cuánticos de la gravedad", declara Martínez.

Una ventana multicolor en el universo desconocido

A pesar de encontrarse todavía en su infancia, la detección de ondas gravitacionales se ha convertido en una fuente de información esencial sobre el Universo. El IFAE, situado en la Universidad Autónoma de Barcelona, ​​es uno de los principales centros coordinadores del proyecto. "Estamos preparando a la tercera generación de interferómetros con el telescopio europeo Einstein", explica Martínez. "Con este telescopio seremos capaces de detectar un millón de agujeros negros cada año", concluye.

Gracias a toda esta información, los astrónomos y los astrofísicos tienen un poco más cerca la respuesta a algunas de las cuestiones más fundamentales sobre el origen, la composición y el futuro del Universo. La ventana en el cosmos justo acaba de abrirse.