Tres tipos de agujeros negros en fusión: qué han descubierto los astrónomos y por qué cambia nuestra visión del universo
Un equipo de científicos afirma que no todos los agujeros negros nacen de la misma manera: existen tres tipos distintos en proceso de fusión, cada uno con un origen diferente. El hallazgo, basado en las escurridizas ondas gravitacionales, redefine cómo entendemos la formación de estos objetos extremos y la evolución del universo.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Dos agujeros negros giran en espiral hasta fundirse en un único objeto, liberando energía en forma de ondas gravitacionales que deforman el espacio-tiempo. Estas señales, captadas desde la Tierra, permiten desentrañar cómo nacen y se combinan los agujeros negros a lo largo de la historia del universo. Cortesía: IA-DALL-E-RexMolón Producciones
Desde que en 1967 Stephen Hawking y Roger Penrose probaron que los agujeros negros son soluciones a las ecuaciones de Einstein, estos objetos astronómico, con una fuerza gravitatoria tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de él, han sido presentados en sociedad como el final inevitable de estrellas masivas: objetos extremos, silenciosos y, en apariencia, simples.
Sin embargo, en los últimos años la astronomía ha empezado a desmentir esa imagen. Gracias a las ondas gravitacionales —esas arrugas en el espacio-tiempo predichas po🗣️r Einstein— los científicos han podido escuchar cómo chocan y se fusionan agujeros negros a miles de millones de años luz. Y lo que están encontrando es todo menos simple.
Un nuevo estudio publicado en arXiv sugiere que no existe una única forma de fabricar estos colosos cósmicos. En realidad, habría al menos tres grandes familias de agujeros negros en proceso de fusión, cada una con una historia distinta. Es como si, al observar un mismo fenómeno, o sea, dos agujeros negros chocand, estuviéramos contemplando en realidad tres relatos diferentes superpuestos.
El mapa oculto tras más de 150 colisiones
La clave de este hallazgo está en el creciente catálogo de detecciones de ondas gravitacionales recopilado por las colaboraciones internacionales:
✅ LIGO (Estados Unidos): es el principal observatorio de ondas gravitacionales del mundo y está formado por dos grandes interferómetros láser situados en Luisiana y Washington. Fue el primero en detectar directamente ondas gravitacionales en 2015, confirmando así una predicción clave de Albert Einstein y abriendo una nueva forma de observar el universo. Sus detectores, con brazos de cuatro kilómetros, permiten registrar las diminutas vibraciones del espacio-tiempo producidas por fenómenos extremos como la fusión de agujeros negros o estrellas de neutrones.
✅ Virgo (Europa): se trata de un detector de ondas gravitacionales ubicado cerca de Pisa, en Italia, y forma parte de una amplia colaboración internacional europea. Su principal contribución es mejorar la localización de los eventos detectados por LIGO, ya que al combinar datos de varios observatorios es posible triangular con mayor precisión el punto del cielo donde se ha producido la señal. Con sus tres kilómetros de longitud, Virgo complementa y refuerza la capacidad científica de la red global.
✅ KAGRA (Japón): es el detector más reciente y tecnológicamente innovador de la red, situado bajo tierra en la mina de Kamioka. A diferencia de los otros, está diseñado para reducir al máximo el ruido sísmico gracias a su ubicación subterránea y utiliza espejos enfriados a temperaturas criogénicas para mejorar la sensibilidad. Su incorporación permite aumentar la precisión de las detecciones y avanzar en el estudio de las ondas gravitacionales desde una perspectiva global.
Con más de 150 eventos registrados, los astrónomos disponen por primera vez de una muestra lo suficientemente amplia como para buscar patrones en la población de agujeros negros.
👉 Y esos patrones han empezado ahora a emerger con claridad. El análisis revela que la distribución de masas —cuánto pesa cada agujero negro antes de fusionarse— no es uniforme. En cambio, presenta dos picos bien definidos: uno en torno a las diez veces la masa del Sol y otro cerca de las 35 masas solares.
A primera vista, podría parecer una curiosidad estadística. Pero autores del estudio, de la Universidad del Noroeste, del Adler Planetarium y de la Universidad de Oklahoma, en Estados Unidos, sospechaban que esas acumulaciones escondían algo más profundo: distintas formas de nacer.
Para comprobarlo, aplicaron modelos estadísticos capaces de descomponer la población observada en varias subpoblaciones superpuestas. En palabras de Anarya Ray, astrofísico del Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA), en laUniversidad del Noroeste, el resultado fue sorprendente: los datos encajan mejor si se asume la existencia de tres grupos distintos de agujeros negros en fusión, cada uno con propiedades características.
Ilustración de la fusión de dos agujeros negros, como las detectadas mediante ondas gravitacionales por la red internacional formada por LIGO (Estados Unidos), Virgo (Europa) y KAGRA (Japón). Este tipo de colisiones extremas, clave para identificar distintas poblaciones de agujeros negros en el universo, permite a los astrónomos reconstruir su origen y evolución cósmica. Cortesía: Aurore Simonnet (SSU/EdEon) / LVK / URI
Los tres tipos de agujeros negros en fusión
1️⃣ Agujeros negros de evolución estelar (≈ 79%)
La primera de estas subpoblaciones —la más abundante— representa aproximadamente el 79% de los eventos observados. Sus agujeros negros suelen tener masas cercanas a la de diez soles y giran lentamente, con sus ejes de rotación alineados de forma ordenada.
Este comportamiento apunta a un origen relativamente tranquilo: sistemas binarios de estrellas que nacen juntas, evolucionan en pareja y, tras morir, dejan dos agujeros negros que continúan orbitándose hasta colisionar. Es decir, una historia de convivencia prolongada, donde la gravedad y las interacciones entre ambas estrellas mantienen cierto orden.
2️⃣ Agujeros negros de entornos dinámicos (≈ 14,5%)
La segunda subpoblación, mucho menos numerosa —alrededor del 14,5%—, es radicalmente distinta. Aquí aparecen los agujeros negros de unas treinta o cuarenta masas solares, con características que sugieren entornos más caóticos. Sus giros están menos alineados, e incluso pueden apuntar en direcciones opuestas.
Este tipo de señales encaja con escenarios como los cúmulos estelares densos, donde cientos de miles de estrellas conviven en espacios reducidos. En esos ambientes, los encuentros gravitatorios son frecuentes: los agujeros negros pueden capturarse unos a otros, intercambiar compañeros o formar parejas nuevas tras violentas interacciones. Es un entorno dinámico, donde las colisiones no son fruto de una evolución conjunta, sino de encuentros fortuitos.
3️⃣ Agujeros negros de fusiones jerárquicas (≈ 2,5%)
La tercera subpoblación es la más rara, ya que apenas supone un 2,5% de los casos, pero también se antoja la más intrigante. Sus miembros suelen tener masas más altas y presentan una clara asimetría: uno de los agujeros negros es mucho más pesado que el otro.
La explicación más plausible es que aquí estamos viendo fusiones jerárquicas de agujeros negros: agujeros negros que ya son el resultado de colisiones anteriores. Es decir, objetos que han crecido mediante fusiones sucesivas, como si fueran muñecas rusas cósmicas. Este proceso deja huellas claras, como giros más intensos y masas que desafían los límites habituales.
Qué significan las «transiciones de masa»
Uno de los hallazgos más interesantes del estudio es que estas tres subpoblaciones no están completamente separadas. En lugar de eso, parecen dominar en diferentes rangos de masa, y generan lo que los científicos llaman transiciones.
Por ejemplo, por debajo de unas veintitrés masas solares predominan los sistemas formados por evolución aislada. Entre ese valor y unas 42 masas solares, ganan peso los sistemas formados en entornos dinámicos. Y por encima, empiezan a aparecer con mayor frecuencia los productos de fusiones jerárquicas.
Lo notable del caso es que estas transiciones no se han impuesto en el modelo, sino que emergen de los datos por sí mismas. Es decir, la naturaleza parece haber organizado la población de agujeros negros de forma estructurada, con fronteras que separan distintos procesos físicos.
Cómo evolucionan los agujeros negros en el universo
Además, las tres subpoblaciones no contribuyen de la misma manera en todas las épocas del universo. El estudio sugiere que su abundancia relativa cambia con el tiempo, lo que apunta a una evolución cósmica de los agujeros negros.
Por ejemplo, las fusiones jerárquicas —las más exóticas— parecen aumentar más rápidamente con la distancia (y, por tanto, con el pasado), mientras que otras poblaciones evolucionan de forma más suave .
Esto podría estar relacionado con la historia de formación de estrellas en el universo o con cambios en las condiciones ambientales a lo largo de miles de millones de años, según apunta Shirsha Mukherjee, físico y matemático de la Universidad de Oklahoma.
El papel del giro (spin) en su origen
No solo la masa importa. Los investigadores también han analizado cómo giran los agujeros negros antes de fusionarse, una propiedad clave para reconstruir su origen. No hay que olvidar que el spin de un agujero negro es su velocidad de rotación: indica cuánto y cómo gira sobre sí mismo. Este giro afecta a su entorno —por ejemplo, al comportamiento del gas que lo rodea y a la forma en que se fusiona con otros agujeros negros— y es una pista clave para entender cómo se formó.
Dicho esto, en los sistemas formados de manera aislada, los giros tienden a estar alineados, como si ambos agujeros negros recordaran la orientación original del sistema estelar del que nacieron. En cambio, en entornos dinámicos, las orientaciones son más caóticas, reflejando encuentros aleatorios.
Las fusiones jerárquicas, por su parte, dejan una huella aún más clara: agujeros negros con giros elevados, resultado de la energía acumulada en colisiones previas.
Estas diferencias permiten a los astrónomos actuar como detectives del universo, reconstruyendo la historia de cada sistema a partir de sus propiedades observadas.
Qué dudas quedan abiertas
A pesar de la claridad del resultado, los propios autores advierten de que la interpretación no es definitiva. Existen escenarios híbridos, como discos de gas alrededor de agujeros negros supermasivos o sistemas triples de estrellas, que podrían imitar algunas de las señales observadas.
Además, las incertidumbres en los modelos de evolución estelar siguen siendo importantes. Cómo nacen exactamente los agujeros negros, cómo pierden masa las estrellas o qué ocurre durante las explosiones de supernova son cuestiones abiertas que afectan a estas conclusiones.
Sin embargo, hay un consenso creciente: los agujeros negros que observamos hoy no provienen de un único proceso, sino de una mezcla de historias cósmicas.
Distribuciones de las propiedades de los sistemas de agujeros negros en fusión, separadas en tres subpoblaciones: masas, relación de masas, espines (alineado y de precesión), evolución con el tiempo cósmico y peso relativo de cada canal de formación. El gráfico muestra cómo estas características permiten distinguir distintos orígenes astrofísicos en la población observada. Cortesía: Anarya Ray e al.
Por qué este descubrimiento es importante
Este tipo de estudios marca un cambio de paradigma. Durante mucho tiempo, la astrofísica se centró en objetos individuales: una estrella, una galaxia, un agujero negro. Ahora, gracias a las ondas gravitacionales, es posible estudiar poblaciones enteras y extraer conclusiones estadísticas.
Es un enfoque más cercano al de disciplinas como la biología o la sociología, donde lo importante no es un individuo aislado, sino el comportamiento colectivo.
Y ese comportamiento colectivo está revelando una realidad más rica y compleja de lo que se pensaba. Los agujeros negros, lejos de ser objetos simples, son el producto de múltiples caminos evolutivos, cada uno con sus propias reglas.
Qué se espera en el futuro
El futuro promete aún más sorpresas. Las próximas campañas de observación de LIGO, Virgo y KAGRA, junto con nuevos detectores en desarrollo, multiplicarán el número de eventos detectados.
Con muestras más grandes y precisas, los astrónomos podrán afinar estas subpoblaciones, identificar nuevas categorías o incluso descubrir procesos completamente inesperados.
Quizá entonces podamos responder a una de las preguntas más profundas de la astrofísica moderna: no solo cómo mueren las estrellas, sino cómo se forman y evolucionan los agujeros negros en el universo.
Por ahora, lo que está claro es que, incluso en los confines más oscuros del cosmos, la diversidad reina. Y que cada colisión de agujeros negros es, en realidad, el eco final de una historia mucho más larga.▪️(12-abril-2026)
COSMOLOGÍA Y ASTROFÍSICA
PREGUNTAS&RESPUESTAS: Agujeros negros y Ondas Gravitacionales
🕳️ ¿Cuántos tipos de agujeros negros en fusión existen?
Actualmente, la evidencia apunta a tres subpoblaciones principales, basadas en su origen y propiedades.
🕳️ ¿Qué son las ondas gravitacionales?
Son perturbaciones en el espacio-tiempo producidas por eventos extremos como la fusión de agujeros negros.
🕳️ ¿Por qué es importante este descubrimiento?
Porque permite entender cómo se forman los agujeros negros y cómo evoluciona el universo a gran escala.
🕳️ ¿Qué significa «fusión jerárquica»?
Es un proceso en el que un agujero negro se forma a partir de la fusión previa de otros agujeros negros.
Fuente: Anarya Ray et al. On the Astrophysical Origin of Binary Black Hole Subpopulations: A Tale of Three Channels? arXiv (2026). DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2603.17987
