El universo se desintegrará en 10⁷⁸ años: la muerte cósmica se adelanta
Un nuevo estudio revela que los restos estelares como enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros también se evaporan lentamente. El universo podría desaparecer en “solo” 10⁷⁸ años, mucho antes de lo que predecían las teorías anteriores, que estimaban hasta 10¹¹⁰⁰ años.
Por Enrique Coperías
En un futuro muy lejano, una enana blanca vive sus últimos momentos: partículas se desprenden lentamente de ella en el vacío cósmico mientras el universo avanza hacia su desintegración final. Imagen generada con DALL-E
Durante décadas, la comunidad científica ha considerado que los remanentes estelares eran prácticamente inmortales. Agujeros negros, estrellas de neutrones y enanas blancas —los cadáveres celestes del ciclo vital estelar— eran vistos com objetos casi eternos en las escalas de tiempo cósmicas.
Sin embargo, una nueva investigación de la Universidad Radboud (Países Bajos), publicada en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, pone esa suposición en entredicho y plantea que todos los objetos extremadamente densos del universo acabarán por desvanecerse, víctimas de un mecanismo cuántico conocido como producción gravitacional de pares.
El equipo multidisciplinario, formado por el astrofísico Heino Falcke, el físico cuántico Michael Wondrak y el matemático Walter van Suijlekom, ha demostrado que este fenómeno no solo afecta a los agujeros negros, sino también a otros objetos compactos, como es el caso de las estrellas de neutrones.
¿Qué dice la nueva investigación sobre el fin del universo?
Esta idea no solo desafía la concepción tradicional sobre la estabilidad de los remanentes estelares, sino que reduce drásticamente el tiempo previsto para el fin del universo. Según los cálculos de los investigadores, el último vestigio de materia observable desaparecerá en unos 10⁷⁸ años, lo cual, aunque sigue siendo un número inconcebiblemente vasto, es muchísimo más corto que la estimación previa de hasta 10¹¹⁰⁰ años.
La base teórica de este trabajo parte de la famosa radiación de Hawking. En 1975, Stephen Hawking propuso que los agujeros negros podrían emitir radiación al formar pares de partículas virtuales en el borde del horizonte de sucesos. Este es la frontera invisible que rodea a un agujero negro. Se trata del punto a partir del cual nada, ni siquiera la luz, puede escapar de su atracción gravitatoria. Una vez que algo cruza ese límite, queda atrapado irremediablemente. En términos simples, es el punto sin retorno del agujero negro.
Según esta hipótesis, en las proximidades del horizonte de un agujero negro pueden formarse pares de partículas virtuales. Normalmente estas se aniquilan mutuamente al instante, pero si una de ellas cae al agujero negro y la otra escapa, el sistema pierde masa y el agujero se evapora.
La densidad, no la masa, determina el destino final
Hasta ahora, este fenómeno se asociaba exclusivamente con los agujeros negros. Pero Falcke, Wondrak y Van Suijlekom argumentan ahora que el mecanismo puede extenderse a cualquier objeto con una intensa curvatura del espacio-tiempo. No es el horizonte de sucesos lo que desencadena la producción de partículas, sino la propia geometría curvada del espacio-tiempo alrededor del objeto.
En otras palabras, no se necesita un agujero negro para que se produzca la evaporación gravitacional. Una estrella de neutrones, que carece de horizonte de sucesos pero cuya gravedad es abrumadora, puede sufrir el mismo destino, aunque de manera más pausada.
Uno de los hallazgos más sorprendentes del estudio es que la velocidad a la que un objeto se evapora no depende de su masa total, sino de su densidad. En concreto, la vida útil estimada de un cuerpo, τ, está inversamente relacionada con su densidad promedio ρ mediante la fórmula τ ∝ ρ⁻³ᐟ². Esta simple relación significa que los objetos más densos desaparecen antes que los más difusos, algo contraintuitivo si uno considera que los agujeros negros poseen los campos gravitatorios más intensos del universo.
Un agujero negro tarda 10⁶⁷ años en evaporarse
Los tres investigadores calcularon que tanto un agujero negro estelar típico como una estrella de neutrones, con masas del orden de 1,4 veces la del Sol, comparten prácticamente el mismo tiempo de evaporación: unos 10⁶⁷ años. Este resultado fue inesperado, ya que, a priori, se esperaba que los agujeros negros, con su campo gravitatorio más extremo, se evaporaran más rápido.
La clave de este equilibrio reside, paradójicamente, en la peculiaridad más famosa de los agujeros negros: su falta de superficie.
«Los agujeros negros reabsorben parte de su propia radiación —explica Wondrak. Y añade—: Esa autorreabsorción inhibe ligeramente su ritmo de evaporación y equipara sus tiempos con los de las estrellas de neutrones».
Esperando a la muerte térmica del cosmos
Aunque el universo aún se encuentra en su infancia cósmica —con tan solo 13.800 millones de años de edad—, los investigadores se atrevieron a proyectar su futuro más remoto. Bajo el nuevo modelo, los últimos vestigios de materia densa, representados por las enanas blancas, desaparecerán dentro de unos 10⁷⁸ años.
Esto supone una reducción drástica respecto a estimaciones anteriores que colocaban la muerte térmica del universo mucho más lejos, en el orden de los 10¹¹⁰⁰ años. La diferencia no es menor: equivale a acortar en cientos de órdenes de magnitud el reloj del cosmos.
«Así que el final del universo llega mucho antes de lo que esperábamos —señala Heino Falcke con una mezcla de seriedad y humor—. Y añade—: Aunque, por suerte, todavía falta muchísimo para eso”.
Según la teoría de la evaporación gravitacional, incluso la Luna y el cuerpo humano acabarán desintegrándose en unos 10⁹⁰ años, cuando el universo esté casi vacío y sin actividad. Foto: Benjamin Voros
El show continúa: desde enanas blancas hasta la Luna
La ambición de los autores no se limitó a las estrellas. Ya que estaban inmersos en los cálculos, decidieron extender sus estimaciones a cuerpos más cotidianos, como la Luna e incluso el cuerpo humano. Bajo el mismo principio de evaporación gravitacional, ambos desaparecerían en el plazo de unos 10⁹⁰ años.
Por supuesto, este cálculo es puramente teórico y deja de lado procesos mucho más rápidos y destructivos, como son la desintegración natural, las colisiones o la destrucción por la expansión térmica del universo. Este es un escenario en el que el universo continúa expandiéndose hasta alcanzar un estado de equilibrio donde toda la energía está tan dispersa que ya no pueden formarse estructuras ni ocurrir procesos físicos relevantes.
Aun así, estas cifras ofrecen una ventana fascinante a la profundidad de la teoría propuesta por Falcke, Wondrak y Van Suijlekom.
Un universo sin objetos eternos
Según esta teoría, no existe ningún objeto que pueda sobrevivir indefinidamente. Incluso las estructuras más estables acabarán por perder masa y desaparecer en un horizonte de tiempo finito, aunque impensablemente vasto.
Los investigadores incluso identifican una densidad crítica por encima de la cual ningún objeto podría haber sobrevivido hasta hoy. Esa densidad máxima es del orden de 3 × 10⁵³ g/cm³, muy por debajo de la densidad de Planck. Esta establece la máxima densidad teórica del universo, que se alcanza en condiciones extremas como el big bang. Es tan alta que las leyes actuales de la física dejan de ser aplicables y se necesitaría una teoría cuántica de la gravedad para describirla.
Esto sugiere que si algún tipo de estructura de otro universo anterior, más densa que este límite, hubiese sobrevivido, ya se habría evaporado.
Implicaciones teóricas: hacia una física unificada
Además de su valor explicativo, el estudio tiene implicaciones filosóficas y físicas profundas. En un momento en que la física contemporánea sigue luchando por reconciliar la relatividad general de Einstein con la mecánica cuántica, investigaciones como esta abren posibles senderos hacia una teoría más unificada.
La colaboración entre astrofísica, física cuántica y matemáticas puras resultó clave para alcanzar estos resultados. Van Suijlekom subraya que “al hacernos este tipo de preguntas y explorar casos extremos, intentamos entender mejor la teoría. Y tal vez, algún día, logremos desentrañar el misterio completo de la radiación de Hawking”.
Aunque estos procesos son imposibles de detectar directamente con la tecnología actual, los autores sugieren que podrían tener implicaciones para teorías más amplias del universo, incluyendo las hipótesis de multiversos y universos cíclicos.
La eventual detección de poblaciones de estrellas de neutrones fósiles, por ejemplo, podría proporcionar pistas indirectas sobre universos anteriores.
También plantean interrogantes sobre la conservación de la información en el universo. Dado que la emisión de partículas puede producirse lejos del centro de masa del objeto que se evapora, surge la pregunta de si se conserva la información cuántica del objeto original, una incógnita central en la paradoja de la información en los agujeros negros.
El eco de Hawking sigue resonando
Esta investigación también representa una reinterpretación moderna y provocadora del legado de Stephen Hawking. Su predicción, inicialmente controvertida, ha sido ahora extendida más allá de los límites del agujero negro, sugiriendo que la radiación cuántica generada por la curvatura del espacio-tiempo es un fenómeno universal, no una excepción.
De momento, el universo sigue expandiéndose, las galaxias giran, y las estrellas nacen y mueren. Pero en los confines del tiempo, mucho más allá de cualquier civilización o galaxia, un proceso lento y silencioso estará desvaneciendo los restos finales de la creación.
Ni siquiera la muerte estelar es eterna. Y eso, quizá, sea lo más asombroso de todo. ▪️
Información facilitada por la Facultad de Investigación de Astronomía de los Países Bajos
Fuente: Heino Falcke, Michael F. Wondrak & Walter D. van Suijlekom. An upper limit to the lifetime of stellar remnants from gravitational pair production. arXiv (2025). DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2410.14734
