Las ondas gravitacionales estrechan el cerco sobre los falsos agujeros negros
Una excepcional colisión cósmica ha permitido descartar varios objetos exóticos capaces de hacerse pasar por agujeros negros. Pero los impostores más compactos aún podrían seguir ocultándose entre ellos.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Recreación artística de un agujero negro y un posible objeto exótico ultracompacto en los instantes previos a su fusión. Las distorsiones del espacio-tiempo simbolizan las ondas gravitacionales que permiten estudiar su verdadera naturaleza. Crédito: IA-DALL-E / RexMolón Producciones
El 11 de octubre de 2024, dos objetos extremadamente densos culminaron una danza cósmica iniciada mucho tiempo atrás. Mientras giraban cada vez más deprisa uno alrededor del otro, perdieron energía y terminaron fusionándose en una colisión que agitó el espacio-tiempo.
Las ondas gravitacionales generadas durante aquel cataclismo recorrieron unos 700 millones de años luz antes de alcanzar los detectores LIGO Hanford, en Estados Unidos, y Virgo, en Italia.
La señal, bautizada como GW241011, fue extraordinariamente nítida. El objeto más pesado concentraba una masa equivalente a la de 19,6 soles, mientras que su compañero reunía casi seis masas solares. El primero, además, giraba a gran velocidad. Para medir esa rotación, los físicos utilizan un parámetro llamado espín adimensional, que va desde 0 —un objeto sin rotación— hasta cerca de 1, el máximo teórico para un agujero negro de Kerr. En este caso alcanzaba aproximadamente 0,78, un valor muy elevado que no significa que girase «al 78 % de la velocidad de la luz», sino que se encontraba relativamente cerca de su límite físico de rotación.
La combinación de tres características convirtió el evento en un banco de pruebas privilegiado:
✅ Una gran diferencia de masas entre los dos objetos.
✅ Una rotación muy rápida del componente principal.
✅ Una relación señal-ruido cercana a 36, suficiente para estudiar pequeños detalles de la onda gravitacional.
Estas propiedades permitieron atajar una pregunta que la física lleva décadas planteándose: ¿todos los objetos que interpretamos como agujeros negros lo son realmente?
Qué son los falsos agujeros negros
Los llamados falsos agujeros negros o impostores de agujeros negros son objetos compactos hipotéticos que podrían producir efectos gravitatorios muy similares a los de un agujero negro, pero carecerían de un horizonte de sucesos convencional.
El horizonte de sucesos es la frontera a partir de la cual nada puede regresar al exterior, ni siquiera la luz. Sin embargo, los detectores de ondas gravitacionales no observan directamente esa frontera. Registran las deformaciones del espacio-tiempo producidas por los objetos mientras se aproximan, orbitan y finalmente chocan.
Un cuerpo suficientemente compacto podría generar durante parte de la colisión una señal casi indistinguible de la producida por un agujero negro.
Entre los principales candidatos teóricos se encuentran:
✅ Las estrellas de bosones, formadas por campos de partículas bosónicas.
✅ Las estrellas axiónicas, relacionadas con campos semejantes a los axiones.
✅ Las estrellas de Proca, compuestas por campos vectoriales masivos.
✅ Las gravastrellas, que sustituirían el interior del agujero negro por una región de energía del vacío.
✅ Los caparazones de anti-de Sitter y otros modelos de objetos ultracompactos sin horizonte.
Ninguno de estos cuerpos ha sido observado de manera concluyente. Su existencia sigue siendo una posibilidad teórica.
La huella que deja la rotación
Un nuevo estudio publicado en la revista Physical Review Letters utiliza la señal GW241011 para reducir de manera considerable ese catálogo de sospechosos cósmicos.
El trabajo concluye, de forma resumida, que las estrellas de bosones rotatorias con determinadas interacciones repulsivas son incompatibles con los datos. En cambio, algunas estrellas de bosones solitónicas o axiónicas, siempre que alcancen una compacidad extrema, continúan siendo alternativas posibles.
Qué es el momento cuadrupolar inducido por el espín
La clave del asunto está en una propiedad denominada momento cuadrupolar inducido por el espín, una medida de cómo la rotación deforma la distribución de masa de un objeto compacto.
Hay que pensar que un cuerpo que gira no conserva necesariamente una forma perfectamente esférica. La rotación modifica su distribución de masa y lo deforma, del mismo modo —aunque en un régimen incomparablemente más extremo— que la Tierra está ligeramente ensanchada en el ecuador.
Estas deformaciones alteran el movimiento orbital y deja un pequeño desfase característico en las ondas gravitacionales emitidas durante la espiral previa a la colisión.
En los agujeros negros descritos por la solución de Kerr, todos los momentos multipolares están determinados únicamente por dos variables: la masa y el espín. Es una manifestación del llamado teorema de no pelo, también llamado teorema de la calvicie. Este dice que los agujeros negros carecen de otras características externas capaces de diferenciarlos.
El momento cuadrupolar reducido se representa mediante la letra griega κ. Para un agujero negro de Kerr, la relatividad general predice que κ es igual a 1.
Los objetos con estructura interna pueden presentar otros valores. Una estrella de bosones, por ejemplo, no estaría formada por átomos ni por la materia degenerada de una estrella de neutrones, sino por un campo cuántico compuesto por bosones ultraligeros acumulados en un mismo estado. Dependiendo de la masa de esas partículas y de cómo interactúen entre sí, la estrella podría deformarse de manera distinta al girar. Su valor de κ actuaría entonces como una especie de huella dactilar gravitatoria.
La señal de ondas gravitacionales GW190521 registrada por los detectores Hanford, Livingston y Virgo. Las gráficas superiores comparan los datos con distintas reconstrucciones de la onda, mientras que los mapas inferiores muestran cómo evolucionó su frecuencia durante la fusión. Cortesía: R. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration y Virgo Collaboration).
Cómo se analizó la señal de GW241011
Los investigadores incorporaron esa posibilidad a los modelos matemáticos empleados para reconstruir GW241011. En lugar de asumir desde el principio que los objetos eran agujeros negros, permitieron que su momento cuadrupolar adoptara valores diferentes del predicho por Kerr.
Mediante inferencia bayesiana, calcularon qué masas, rotaciones y deformaciones eran compatibles con la señal registrada. El momento cuadrupolar del objeto principal resultó coherente con κ = 1. La conclusión se mantuvo cuando los científicos repitieron el análisis utilizando diferentes tramos de frecuencia, lo que indica que la medición es robusta. El cuadrupolo del objeto secundario, mucho menos masivo, no pudo determinarse con precisión.
Después, el equipo comparó los resultados observacionales con las predicciones de distintas familias de objetos exóticos. También eliminó las configuraciones que, según las simulaciones de relatividad numérica, serían inestables y colapsarían, se deformarían o perderían rápidamente su estructura.
Una solución matemática no basta para convertir un objeto hipotético en un candidato astrofísico. También debe ser estable durante el tiempo necesario para formar una pareja binaria y llegar hasta la fusión.
Las estrellas de bosones repulsivas quedan descartadas
Como ya se ha avanzado, las estrellas de bosones son objetos hipotéticos formados no por átomos, sino por enormes concentraciones de partículas bosónicas que compartirían un mismo estado cuántico.
El nuevo análisis asesta su golpe más contundente a las estrellas de bosones con una interacción repulsiva de tipo cuártico. En las configuraciones compatibles con la masa y el giro de GW241011, su momento cuadrupolar reducido no podría bajar aproximadamente de 3, muy por encima de lo permitido por la señal.
El estudio concluye, por tanto, que el componente principal de GW241011 no puede ser una estrella de bosones de esta clase. La exclusión afecta a configuraciones asociadas con partículas ultraligeras de entre 7,32 × 10⁻¹² y 10,6 × 10⁻¹² electronvoltios.
El resultado también conecta las ondas gravitacionales con la búsqueda de partículas de materia oscura. Algunas estrellas de bosones podrían estar formadas por partículas ultraligeras que no pertenecen al modelo estándar de la física. Una colisión situada a cientos de millones de años luz serviría así para explorar energías y formas de materia imposibles de reproducir en un laboratorio terrestre.
Los impostores que todavía sobreviven
No todas las estrellas de bosones han quedado descartadas. Algunos modelos pueden alcanzar una compacidad suficiente para deformarse casi como un agujero negro.
Las estrellas solitónicas continúan siendo compatibles con la señal GW241011 cuando presentan interacciones intensas, una compacidad superior aproximadamente a 0,26 y bosones con masas de entre 1,4 y 4,5 × 10⁻¹¹ electronvoltios.
También sobreviven determinadas estrellas axiónicas. Las configuraciones admitidas alcanzan compacidades iguales o superiores a 0,30 y requieren partículas con masas aproximadas de entre 2,6 y 5 × 10⁻¹¹ electronvoltios.
Los investigadores estudiaron además estrellas constituidas por un fluido exótico llevado hasta el máximo de rigidez permitido por la causalidad. Las configuraciones con una compacidad inferior a 0,24 quedan excluidas. Para los modelos más esféricos, el límite puede ascender hasta aproximadamente 0,34.
Qué significa una compacidad de 0,24
La compacidad relaciona la masa de un objeto con su radio y permite medir hasta qué punto está comprimido.
Una compacidad de 0,24 implica que un cuerpo con 19,6 masas solares tendría que encerrar toda su masa en un radio inferior aproximadamente a 121 kilómetros. Las alternativas más extremas admitidas por el estudio reducirían ese radio hasta cerca de los 100 kilómetros.
Por tanto, si el objeto principal de GW241011 no era un agujero negro, debía parecerse mucho a uno: tendría que ser estable, girar muy deprisa y concentrar casi veinte masas solares en una región apenas mayor que una gran ciudad.
Qué modelos no se han podido comprobar
El análisis resulta menos concluyente para las gravastrellas, los caparazones de anti-de Sitter, las estrellas de Proca y los agujeros negros modificados por campos escalares.
En algunos casos, los modelos teóricos disponibles no describen adecuadamente objetos con una rotación tan elevada como la observada en GW241011. En otros, el momento cuadrupolar previsto está demasiado cerca del valor de Kerr para distinguirlo con la sensibilidad actual.
Esta ausencia de una exclusión no constituye una prueba a favor de esos objetos. Significa simplemente que los datos y los modelos todavía no permiten someterlos a una prueba suficientemente precisa.
Otros estudios recientes refuerzan el cerco
Los resultados forman parte de un esfuerzo más amplio para comprobar si los objetos detectados mediante ondas gravitacionales poseen realmente la geometría de los agujeros negros predichos por Einstein.
En abril de 2026, otro grupo empleó GW241011 para estudiar simultáneamente no solo el cuadrupolo, sino también el octupolo inducido por la rotación, una deformación de orden superior. No encontró desviaciones respecto a la geometría de Kerr y obtuvo las primeras restricciones observacionales sobre este octupolo en una coalescencia compacta. El trabajo, dirigido por Rimo Das, físico del Instituto Indio de Tecnología de Madrás (La India), amplía así la prueba más allá del cuadrupolo.
En paralelo, los análisis del catálogo GWTC-4.0 de LIGO, Virgo y KAGRA sometieron 91 señales —42 de ellas procedentes de la primera mitad del cuarto periodo de observación— a diferentes pruebas de la relatividad general. No hallaron desviaciones convincentes, momentos cuadrupolares incompatibles con los agujeros negros de Kerr ni ecos posteriores a las fusiones, una de las posibles señales atribuidas a objetos sin horizonte. La colaboración subraya, no obstante, que cada nuevo evento permite endurecer estas pruebas.
También se ha avanzado desde el lado teórico. Simulaciones subidas este año al repositorio arXiv mostraron que algunas estrellas de bosones rotatorias ultracompactas pueden permanecer estables durante largos periodos numéricos, incluso cuando poseen anillos de luz parecidos a los que rodean a los agujeros negros. El hallazgo evita descartar prematuramente justo algunas de las configuraciones que GW241011 todavía permite. Estas simulaciones no encontraron inestabilidades en las escalas temporales estudiadas.
El estudio no demuestra que GW241011 contuviera dos agujeros negros
El margen de incertidumbre, sin embargo, continúa siendo importante. El análisis examina una propiedad concreta, el momento cuadrupolar inducido por el espín, y no incorpora por completo otros efectos que podrían revelar una estructura interna.
Entre ellos se encuentran:
La deformabilidad de marea provocada por la gravedad del objeto compañero.
Las interacciones de corto alcance propias de algunas estrellas de bosones.
Los momentos multipolares superiores, como el octupolo.
Las posibles configuraciones con rotaciones superiores al límite contemplado por los modelos actuales.
Las características de las ondas emitidas durante la fusión y la relajación final del objeto resultante.
«Nuestro resultado no demuestra que el objeto sea un agujero negro; los objetos exóticos suficientemente compactos siguen siendo compatibles con los datos», explicó N. V. Krishnendu, coautora principal del trabajo, en declaraciones a Phys.org.
La diferencia es importante: los científicos están reduciendo el espacio de las alternativas, no certificando directamente la presencia de un horizonte de sucesos.
Los futuros detectores podrán buscar objetos exóticos con mayor precisión
La quinta campaña de observación de LIGO, Virgo y KAGRA, prevista con una sensibilidad mejorada hacia 2029, debería proporcionar señales más numerosas y nítidas. A más largo plazo, observatorios de tercera generación como el Einstein Telescope y Cosmic Explorer podrán escuchar colisiones mucho más lejanas y medir deformaciones actualmente invisibles.
Un estudio presentado en agosto de 2026 por Elise M. Sanger, del Max Planck Institute for Gravitational Physics, en Alemania, y sus colegas de La India y Estados Unidos calcula que estos detectores podrían determinar los momentos cuadrupolar y octupolar con una precisión hasta dos órdenes de magnitud superior a la actual.
También será decisivo LISA, el futuro observatorio espacial de ondas gravitacionales. Su sensibilidad a frecuencias más bajas permitirá estudiar sistemas diferentes de los observados desde la Tierra y seguir algunas fusiones durante periodos mucho más prolongados.
La prueba definitiva probablemente no llegará de una única señal. Será necesario combinar la información de numerosos eventos, comparar la inspiración, la fusión y la relajación final, buscar deformaciones de marea y contrastar los resultados con simulaciones cada vez más realistas.
GW241011 representa un primer paso decisivo. Si el objeto observado era un impostor, debía imitar a un agujero negro con una precisión extraordinaria. El escondite de los falsos agujeros negros es ahora mucho más pequeño.▪️(14-septiembre-2’26)
⏱️ LO MÁS IMPORTANTE DEL ESTUDIO, EN 30 SEGUNDOS
- La señal encaja con dos agujeros negros: las ondas gravitacionales de GW241011 coinciden con las predicciones para una pareja de agujeros negros de Kerr.
- Una deformación revela su naturaleza: los científicos analizaron cómo la rotación deformaba el objeto principal y qué huella dejaba en las ondas gravitacionales.
- Algunos impostores quedan descartados: el objeto más masivo no pudo ser una estrella de bosones con interacciones repulsivas de tipo cuártico.
- Otras alternativas aún sobreviven: ciertas estrellas de bosones solitónicas o axiónicas todavía podrían explicar la señal si fueran extraordinariamente compactas.
- Casi veinte soles en unos 100 kilómetros: cualquier objeto exótico compatible tendría que concentrar una enorme masa en una región apenas mayor que una gran ciudad.
- No es una exclusión general: el resultado solo se aplica al objeto principal de GW241011 y no descarta que existan falsos agujeros negros en otros lugares del universo.
ASTRONOMÍA Y ESPACIO
Fuente: Krishnendu, N. V. and Evstafyeva, Tamara and Vijaykumar, Aditya and East, William E. and Das, Rimo and Datta, Sayantani and Siemonsen, Nils and Uchikata, Nami and Dutta Roy et al. Implications of GW241011 for Rotating Exotic Compact Objects. Physical Review Letters (2026). DOI: https://doi.org/10.1103/29y5-nx9y
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