El big bang que podría nacer dentro de una estrella: una nueva teoría explica cómo se forman las gravastars
Un nuevo estudio basado en la relatividad general de Einstein propone que algunas estrellas masivas podrían evitar convertirse en agujeros negros gracias al nacimiento de una gravastar, un objeto ultracompacto impulsado por energía oscura. La investigación sugiere que el colapso estelar podría desencadenar un pequeño proceso similar al big bang en el interior de la estrella.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Recreación artística de una gravastar: el núcleo rojo representa la región de energía oscura en expansión, un miniuniverso que, según el nuevo modelo teórico, podría surgir durante el colapso de una estrella masiva y detener la formación de un agujero negro al equilibrar la fuerza de la gravedad. Cortesía: Daniel Jampolski y Luciano Rezzolla / Universidad Goethe de Fráncfort.
¿Qué ocurre realmente cuando una estrella gigantesca agota su combustible y colapsa bajo su propia gravedad? Desde hace décadas, la respuesta más aceptada es que termina convirtiéndose en un agujero negro.
Sin embargo, un nuevo trabajo teórico plantea una posibilidad mucho más extraña: que, justo antes de que nazca el agujero negro, se desencadene una especie de big bang en miniatura en el interior de la estrella.
La idea parece salida de una novela de ciencia ficción, pero surge directamente de las ecuaciones de la relatividad general de Einstein. Dos físicos de la Universidad Goethe de Fráncfort, Daniel Jampolski y Luciano Rezzolla, han desarrollado el primer modelo matemático que describe cómo podría formarse un gravastar o estrella condensada de vacío gravitacional. Este es un objeto hipotético propuesto hace más de veinte años por los físicos teóricos Pawel O. Mazur, de la Universidad de Carolina del Sur; y Emil Mottola, del Laboratorio Nacional de Los Álamos, como alternativa a los agujeros negros.
Por qué los agujeros negros plantean problemas físicos
Los agujeros negros son hoy una realidad observacional. Los astrónomos han detectado sus ondas gravitacionales, han fotografiado las sombras de algunos de ellos e incluso han observado cómo devoran materia a su alrededor. Sin embargo, siguen planteando profundos problemas conceptuales.
Según la teoría clásica, toda la masa de un agujero negro acaba concentrándose en una singularidad: un punto infinitamente pequeño donde la densidad y la curvatura del espacio-tiempo se vuelven infinitas. En ese lugar las leyes conocidas de la física dejan de funcionar y los científicos pierden toda capacidad de predicción.
Además, la singularidad queda oculta tras el horizonte de sucesos, una frontera cósmica de la que nada puede escapar, ni siquiera la luz. Todo lo que cruza ese límite desaparece para siempre de nuestra vista.
Para muchos físicos, esta situación resulta incómoda. No porque los agujeros negros sean incorrectos, sino porque representan un límite donde las teorías actuales dejan de proporcionar respuestas.
Aunque los agujeros negros siguen siendo la explicación más aceptada para el destino de las estrellas masivas, una nueva investigación plantea que algunos podrían ocultar en su interior una gravastar: un objeto ultracompacto cuyo núcleo estaría impulsado por energía oscura y por la expansión de un miniuniverso similar al que surgió tras el big bang. Cortesía: NASA/JPL-Caltech.
Gravastars: sin singularidad ni horizonte de sucesos
Fue precisamente para evitar estos problemas cuando surgió la idea de las gravastars, abreviatura de gravitational vacuum stars (estrellas de vacío gravitacional).
A diferencia de un agujero negro, una gravastar no contiene una singularidad. Tampoco posee un horizonte de sucesos auténtico. Desde el exterior sería casi indistinguible de un agujero negro, porque tendría una masa y una compactación muy similares, pero su interior sería radicalmente diferente.
La teoría propone que estas estrellas ultracompactas estarían formadas por una fina capa de materia ordinaria que encierra una región llena de energía oscura, la misteriosa forma de energía responsable de la aceleración de la expansión cósmica.
La energía oscura ejerce una presión repulsiva. Mientras la gravedad intenta comprimir el objeto, esa presión empuja hacia afuera. El resultado sería un delicado equilibrio capaz de sostener una estrella extremadamente compacta sin necesidad de crear una singularidad.
Una solución inédita de las ecuaciones de Einstein
La dificultad siempre fue explicar cómo podía surgir una estructura así durante el colapso de una estrella real.
Durante un cuarto de siglo, los modelos de gravastars describieron cómo serían estos objetos una vez formados, pero no cómo nacían.
El nuevo estudio, publicado en la revista Physical Review D, aborda precisamente esa cuestión. Los investigadores han presentado por primera vez una solución dinámica de las ecuaciones de campo de Einstein que describe paso a paso cómo el colapso gravitatorio de una estrella podría desembocar en la formación de una gravastar.
Los científicos partieron del famoso modelo de colapso gravitatorio desarrollado por los físicos estadounidenses J. Robert Oppenheimer y Hartland Snyder en 1939, considerado la descripción clásica de cómo una estrella termina convirtiéndose en un agujero negro. En ese escenario, una esfera de materia colapsa bajo su propio peso hasta quedar encerrada tras un horizonte de sucesos.
Cómo un pequeño big bang podría surgir dentro de una estrella
Sin embargo, Jampolski y Rezzolla introducen un ingrediente inesperado. En el centro de la estrella en colapso aparece una diminuta región dominada por energía oscura, descrita matemáticamente mediante una geometría conocida como espacio de de Sitter. Al principio esa burbuja tiene tamaño nulo, pero comienza a expandirse a medida que la estrella sigue contrayéndose.
Lo sorprendente es que esta expansión sigue las mismas leyes fundamentales que describen la evolución del universo tras el big bang.
Dos fuerzas en equilibrio
Según los cálculos, la burbuja interior actúa como un pequeño cosmos en expansión. Mientras la materia exterior continúa cayendo hacia el centro, ese universo naciente empuja en sentido contrario gracias a la presión repulsiva de la energía oscura.
En un momento determinado, ambas fuerzas alcanzan un equilibrio perfecto.
La expansión interna consigue detener el colapso estelar justo antes de que aparezca el agujero negro. El resultado final es una gravastar estable, formada por un núcleo de energía oscura rodeado por una fina envoltura de materia ordinaria.
Los autores comparan el proceso con una versión reducida del origen del cosmos.
🗣️ «El big bang del universo emergente puede desarrollarse una vez que la estrella ya ha colapsado casi hasta el punto de convertirse en un agujero negro», explica Daniel Jampolski.
Cuándo surge la burbuja de materia oscura
La afirmación no significa que dentro de una estrella nazca literalmente un cosmos completo como el nuestro, sino que la dinámica matemática es extraordinariamente parecida. Igual que el universo observable se expande impulsado por la energía oscura, la pequeña región interior de la gravastar crecería gracias a ese mismo mecanismo.
La investigación también ofrece una visión fascinante sobre cuándo podría activarse este proceso.
«Es más fácil imaginar que el big bang ocurre solo en una etapa muy tardía, cuando la materia ya ha sido comprimida hasta un grado extremo, dando lugar a nuevos efectos», señala Jampolski.
La idea resulta especialmente atractiva porque no requiere alterar el comportamiento normal de la estrella durante la mayor parte de su vida. El colapso puede desarrollarse de manera completamente convencional hasta que la superficie estelar se encuentra peligrosamente cerca de convertirse en un agujero negro. Solo entonces surgiría la burbuja de energía oscura capaz de frenar la catástrofe gravitatoria.
Los posibles destinos para una estrella en colapso
Los cálculos muestran además que existen varios desenlaces posibles.
1️⃣ En algunos casos, la burbuja no consigue expandirse lo suficiente y el resultado final es un agujero negro convencional.
2️⃣ En otros, la expansión resulta excesiva y no se alcanza una configuración estable. Solo dentro de una determinada combinación de densidad de energía oscura y curvatura espacial se produce el equilibrio necesario para formar una gravastar.
Jampolski y Rezzolla identifican incluso un límite físico muy concreto. Si la estrella inicial es demasiado compacta, la información no puede propagarse con la rapidez necesaria para que el mecanismo entre en funcionamiento. Por encima de un cierto umbral, el colapso conduce inevitablemente a un agujero negro. Sus cálculos sitúan ese límite en una compactación máxima equivalente a tres octavos de la relación entre masa y radio de la estrella original.
Las fuerzas gravitatorias extremas de un agujero negro pueden desgarrar una estrella que se acerque demasiado, un proceso conocido como evento de disrupción por marea. Algunos físicos sugieren ahora que, en condiciones muy particulares, el colapso estelar podría seguir un camino alternativo y dar lugar a una gravastar, un objeto ultracompacto sin singularidad ni horizonte de sucesos. Cortesía: ESA/Hubble, M. Kornmesser.
Qué implica este descubrimiento para la astrofísica
Aunque todo esto permanece por ahora en el terreno teórico, el trabajo tiene una importancia considerable. Hasta la fecha, muchas alternativas a los agujeros negros requerían modificar las ecuaciones de Einstein o introducir nuevas leyes gravitatorias. En cambio, este modelo surge exclusivamente de la relatividad general estándar.
Jampolski y Rezzolla destacan precisamente este aspecto como una de las fortalezas del estudio. Según sus resultados, es posible evitar tanto la formación de una singularidad como la aparición de un agujero negro utilizando únicamente el efecto repulsivo asociado a una región de tipo de Sitter en expansión.
Naturalmente, eso no significa que las gravastars existan realmente.
La gran cuestión pendiente sigue siendo observacional. Desde el exterior, una gravastar podría parecerse muchísimo a un agujero negro. Sin embargo, estudios anteriores sugieren que ambos objetos responderían de forma distinta a ciertas perturbaciones gravitatorias, por lo que futuras observaciones de ondas gravitacionales podrían ayudar a diferenciarlos.
El enigma sin resolver de las estrellas moribundas
Luciano Rezzolla, uno de los astrofísicos relativistas más reconocidos del mundo, insiste en que el objetivo de esta investigación no es destronar a los agujeros negros:
🗣️ «Buscar alternativas a los agujeros negros no debe interpretarse como una muestra de escepticismo hacia ellos, que siguen representando la solución más natural y sencilla al destino del colapso gravitatorio. Sin embargo, como científicos en general, y como físicos teóricos en particular, es esencial mantener una actitud abierta hacia aquello que todavía desconocemos y explorar tanto las ideas aceptadas como las interpretaciones más exóticas. La historia nos enseña que no es raro que estas últimas acaben convirtiéndose en las primeras».
Por ahora, los agujeros negros siguen siendo los candidatos favoritos para explicar los objetos más extremos del universo. Pero este nuevo trabajo recuerda que aún ignoramos qué sucede realmente en las profundidades de una estrella moribunda. Y que, quizá, cuando una estrella parece estar acercándose a su final, en realidad podría estar dando origen a algo completamente inesperado: un pequeño big bang oculto en su interior.▪️(11-junio-2026)
ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA
PREGUNTAS & RESPUESTAS: Gravitars y Agujeros Negros
🌟 ¿Qué es una gravastar?
Una gravastar es una hipotética estrella ultracompacta cuyo interior está dominado por energía oscura y que podría actuar como alternativa a un agujero negro.
🌟¿Una gravastar es un agujero negro?
No. Aunque ambos objetos podrían parecer muy similares desde el exterior, una gravastar no posee singularidad ni horizonte de sucesos.
🌟¿Puede producirse un big bang dentro de una estrella?
Según este modelo teórico, sí podría surgir un proceso matemáticamente parecido al big bang dentro de una estrella en colapso, impulsado por energía oscura.
🌟¿Las gravastars existen realmente?
Todavía no existe ninguna observación que confirme su existencia. Por ahora son una posibilidad teórica compatible con la relatividad general.
🌟¿Quién realizó la investigación?
El estudio fue desarrollado por los físicos teóricos Daniel Jampolski y Luciano Rezzolla, de la Universidad Goethe de Fráncfort.
LO MÁS IMPORTANTE DEL ESTUDIO, EN 30 SEGUNDOS
Físicos de la Universidad Goethe de Fráncfort han desarrollado el primer modelo que explica cómo puede formarse una gravastar.
Una gravastar es una posible alternativa a los agujeros negros.
El modelo propone que una región de energía oscura aparece dentro de una estrella en colapso.
Esa región se expande como un pequeño universo similar al surgido tras el big bang.
La expansión interna puede detener el colapso antes de que se forme una singularidad.
El trabajo utiliza únicamente la relatividad general, sin modificar las ecuaciones de Einstein.
Información facilitada por la Universidad Goethe de Fráncfort del Meno
Fuente: Daniel Jampolski, Luciano Rezzolla. Formation of gravastars. Physical Review D (2026). DOI: https://doi.org/10.1103/c6lw-nx7k
