¿Existen distintos tipos de agujeros negros? Un nuevo método pone a prueba la teoría de Einstein
Las sombras de los agujeros negros podrían decirnos si Einstein tenía razón. Un equipo internacional propone un nuevo método para comparar teorías de la gravedad y explorar los límites del espacio-tiempo.
Por Enrique Coperías
La colaboración del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT) ofrece una nueva visión del gigantesco agujero negro en el centro de la galaxia M87, ahora en luz polarizada. Las líneas muestran la orientación de la polarización, asociada a los campos magnéticos que rodean la sombra del agujero negro. Crédito: EHT Collaboration.
El Telescopio del Horizonte de Sucesos abre una nueva ventana al cosmos
Los agujeros negros son los grandes glotones del cosmos: devoran todo lo que se les acerca, incluso la luz. Por eso, cuando el Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT) logró captar las primeras imágenes de agujeros negros situados en el centro de la galaxia M87 y de nuestra propia Vía Láctea, la física dio un salto histórico.
«Lo que se ve en esas imágenes no es el agujero negro en sí, sino la materia caliente en su entorno inmediato —explica el profesor Luciano Rezzolla, de la Universidad Goethe de Fráncfort, en Alemania, uno de los principales responsables de aquellos hallazgos. Y añade—: Mientras la materia sigue girando fuera del horizonte de sucesos —antes de ser inevitablemente engullida— puede emitir sus últimas señales de luz, que nosotros podemos detectar».
El legado de Einstein y la sombra de los agujeros negros
Las imágenes del EHT muestran, en realidad, la sombra del agujero negro, una especie de huella que abre una puerta insólita: comprobar hasta qué punto las teorías físicas que describen estos objetos extremos se sostienen. Hasta hoy, la teoría general de la relatividad de Albert Einstein sigue siendo el patrón de referencia para describir el espacio y el tiempo.
Recordemos que la teoría general de la relatividad, formulada por Albert Einstein en 1915, revolucionó nuestra comprensión del universo al describir la gravedad no como una fuerza invisible, sino como la curvatura del espacio-tiempo provocada por la masa y la energía. Según esta idea, los cuerpos masivos, como las estrellas, los planetas y los agujeros negros, deforman el tejido del cosmos, guiando el movimiento de todo lo que los rodea.
Esta concepción sustituyó la visión newtoniana clásica y ha resistido más de un siglo de pruebas experimentales, desde el desplazamiento de la luz de las estrellas hasta las ondas gravitacionales detectadas en 2015. Entre otras predicciones, la teoría general de la relatividad establece que los agujeros negros son regiones del universo con una frontera —el horizonte de sucesos— más allá de la cual nada puede escapar.
Pero hay otras teorías alternativas de la gravedad que también predicen la existencia de agujeros negros, aunque a costa de introducir ingredientes exóticos.
🗣️ «Algunos enfoques requieren la presencia de materia con propiedades muy peculiares o incluso violar las leyes físicas que conocemos», señala Rezzolla.
Una nueva manera de poner a prueba las teorías de la gravedad
Ahora, un equipo de físicos de la Universidad Goethe y del Instituto Tsung-Dao Lee de Shanghái propone en la revista Nature Astronomy una nueva forma de poner a prueba estas ideas.
Hasta ahora, la falta de datos precisos había impedido confirmar o refutar esas teorías. El objetivo de Rezzolla y sus colegas es hacerlo comparando las sombras de los agujeros negros supermasivos con las predicciones de diferentes modelos teóricos.
«Para ello hacen falta dos cosas —afirma Rezzolla. Y concreta—: Por un lado, imágenes de alta resolución de las sombras de los agujeros negros que permitan medir con precisión su radio; y por otro, una descripción teórica detallada de cómo se desvían las distintas teorías respecto a la relatividad de Einstein».
Con la resolución actual de los telescopios, los agujeros negros predichos por distintas teorías de la gravedad parecen casi idénticos. Los futuros instrumentos permitirán apreciar mejor sus diferencias y distinguir los agujeros negros de Einstein de los propuestos por otras teorías. Crédito: Luciano Rezzolla / Universidad Goethe
Simulaciones en 3D para explorar el espacio-tiempo
Los cosmólogos han desarrollado precisamente ese marco de referencia: una caracterización universal de los agujeros negros que integra diversos enfoques teóricos y permite compararlos entre sí. Para lograrlo, realizaron simulaciones tridimensionales extremadamente complejas del comportamiento de la materia y los campos magnéticos en el espacio-tiempo curvado que rodea a estos objetos, generando imágenes sintéticas del plasma incandescente que los circunda.
«La pregunta central era: ¿en qué medida difieren las imágenes de los agujeros negros según cada teoría?» explica Akhil Uniyal, autor principal del trabajo. A partir de las simulaciones, el equipo ha identificado criterios observacionales que podrían permitir, en el futuro, discriminar entre modelos.
Por ahora, las diferencias son demasiado sutiles para detectarlas con la resolución actual del EHT, pero crecen de forma sistemática conforme mejora la nitidez de las observaciones.
Los agujeros negros como laboratorios para la relatividad
Uno de los logros más notables del EHT, destaca Rezzolla, ha sido «convertir los agujeros negros en objetos observables y, por tanto, comprobables».
El físico se muestra prudente pero confiado: «Esperamos que la teoría de la relatividad siga demostrando su validez, como ha hecho hasta ahora». Los resultados obtenidos coinciden plenamente con las predicciones de Einstein, aunque el margen de incertidumbre todavía es amplio. De momento, solo se han descartado las opciones más exóticas, como las singularidades desnudas —sin horizonte de sucesos— o los agujeros de gusano.
🗣️ «Incluso la teoría más consolidada debe someterse a prueba constantemente, sobre todo ante objetos tan extremos como los agujeros negros — insiste Rezzolla—. Sería revolucionario si alguna vez se demostrara que Einstein estaba equivocado».
El futuro del EHT y la exploración del universo profundo
El EHT, una red global de radiotelescopios que actúa como si fuera un único telescopio del tamaño de la Tierra, ha abierto una nueva era para estas comprobaciones.
En los próximos años se espera incorporar más observatorios terrestres e incluso un radiotelescopio en el espacio, lo que aumentaría drásticamente la resolución de las imágenes.
Con semejante precisión —capaz de distinguir una moneda en la superficie de la Luna vista desde la Tierra— los científicos podrían someter las distintas teorías sobre los agujeros negros a un examen definitivo. ▪️
Información facilitada por la Universidad Goethe de Fráncfort del Meno
Fuente: Uniyal, A., Dihingia, I. K., Mizuno, Y. et al. The future ability to test theories of gravity with black-hole shadows. Nature Astronomy (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-025-02695-4
