Cuando un agujero negro explota: claves de un fenómeno cósmico que podría reescribir la historia del universo
La explosión de un agujero negro primordial podría confirmarnos la radiación de Hawking, sacar a la luz partículas desconocidas y cambiar nuestra visión del cosmos. Un hallazgo que los astrónomos creen posible en la próxima década.
Por Enrique Coperías
Concepto artístico que imagina de forma creativa cómo podrían ser los pequeños agujeros negros primordiales. En realidad, estos diminutos objetos tendrían grandes dificultades para formar los discos de acreción que aquí los hacen visibles. Cortesía: NASA's Goddard Space Flight Center
La imagen mental que todos tenemos de un agujero negro es la de un monstruo cósmico que devora sin piedad todo lo que se acerca a su alcance. Una región del espacio donde la gravedad es tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar de sus garras. En la cultura popular, estos objetos aparecen como sumideros del cosmos, devoradores de estrellas y planetas. Pero ¿qué pasaría si un agujero negro, en lugar de tragar, vomitara? O mejor dicho, explotara.
Esa pregunta, que parece sacada de los dominios de la ciencia ficción, está en el centro de un trabajo recién publicado en la prestigiosa revista Physical Review Letters por un grupo de físicos teóricos formado por Michael J. Baker, Joaquim Iguaz Juan, Aidan Symons y Andrea Thamm, de la Universidad de Massachusetts Amherst, en Estados Unidos. Y su conclusión es sorprendente: en ciertos escenarios de física más allá del modelo estándar, podríamos ser testigos de una explosión de agujero negro en los próximos diez años, gracias a los observatorios de rayos gamma que ya están funcionando en la Tierra.
Recordemos que el modelo estándar de la física de partículas es la teoría que describe las piezas fundamentales del universo y cómo interactúan entre sí. Incluye a los quarks y leptones (materia), así como a los bosones que transmiten tres fuerzas: electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil. El bosón de Higgs explica por qué las partículas tienen masa. Ha sido confirmado en numerosos experimentos, pero no incorpora la gravedad, la materia oscura ni la energía oscura, por lo que se considera una teoría incompleta.
Consecuencias del estallido de un agujero negro
La nota de prensa emitida por la universidad resume de esta manera la trascendencia de este hallazgo: un acontecimiento así «revolucionaría la física y reescribiría la historia del universo». Y no es exageración. Porque, de confirmarse, el estallido de un agujero regalaría a los cosmólogos tres avances fundamentales:
1️⃣ La confirmación de los agujeros negros primordiales, una clase hipotética que habría nacido menos de un segundo después del big bang.
2️⃣ La primera detección directa de la radiación de Hawking, la idea más célebre del físico británico Stephen Hawking.
3️⃣ Un catálogo definitivo de todas las partículas fundamentales existentes, desde las conocidas hasta las aún solo existen en la mente de los físicos.
En otras palabras, un agujero negro en explosión sería como abrir la caja negra del cosmos: allí estarían las claves para comprender de dónde viene todo lo que existe.
Qué son los agujeros negros primordiales
A fecha de hoy, sabemos que hay dos tipos de agujeros negros que ya forman parte de los manuales de astronomía:
✅ Los agujeros negros estelares, nacidos de la muerte de estrellas masivas, que hemos detectado a través de ondas gravitacionales.
✅ Los agujeros negros supermasivos, que se esconden en los centros de galaxias y han sido fotografiados por el Telescopio del Horizonte de Sucesos.
Pero existe una tercera categoría, todavía esquiva: los agujeros negros primordiales (PBH, por sus siglas en inglés). Según algunas teorías, se habrían formado en los instantes iniciales del universo, cuando la densidad era tan extrema que ciertas regiones cósmicas colapsaron espontáneamente.
Estos objetos serían minúsculos en comparación con los que conocemos: algunos con masas equivalentes a montañas, otros a asteroides y los habría incluso más pequeños. Y aquí aparece un detalle nada baladí: cuanto más pequeño es un agujero negro, más caliente está y más rápido se evapora.
Por qué podrían explotar
En los años 70, Stephen Hawking predijo que los agujeros negros no son totalmente negros, sino que emiten partículas por efectos cuánticos cerca de su horizonte de sucesos, la frontera invisible que marca el punto de no retorno: es como la orilla de una cascada cósmica, si un objeto se acerca demasiado y la cruza, ya no hay forma de volver atrás.
Esa emisión, conocida como radiación de Hawking, es inapreciable en los agujeros negros grandes, pero se acelera en los primordiales. Llega un momento en que la evaporación se convierte en un proceso desbocado y culmina en una explosión.
«Cuanto más ligero es un agujero negro, más caliente debería estar y más partículas emitirá. —explica Thamm.— Al evaporarse, se hace cada vez más ligero, y por tanto más caliente, emitiendo aún más radiación en un proceso descontrolado hasta la explosión. Esa radiación de Hawking es lo que nuestros telescopios pueden detectar».
El problema histórico: ¿por qué nunca hemos visto explotar un agujero negro?
En principio, algunos agujeros negros primordiales de masa inicial en torno a 10^14 gramos podrían estar explotando hoy mismo en distintas regiones del universo. El inconveniente es que la teoría estándar dice que la probabilidad de que una de esas explosiones ocurra cerca de la Tierra y sea observable es prácticamente nula.
Los observatorios de rayos gamma de alta energía, como el HAWC de México y el LHAASO de China, pueden captar un estallido de este tipo si ocurre en un radio de unas décimas de parsec (una fracción de año luz). Pero los límites indirectos —como el fondo difuso de rayos gamma que nos llega de todo el cielo— indican que esa posibilidad es bajísima: apenas un evento cada 100.000 años.
Así lo resume la literatura científica: aunque la física de Hawking es sólida, la esperanza de ver un agujero negro explotar en directo era casi un sueño imposible. Hasta ahora.
Ilustración artística que muestra pequeños agujeros negros dentro del disco de acreción de un agujero negro supermasivo. A inicios de 2024, un equipo de investigadores encontró indicios de un agujero negro de este tipo: tendría entre 100 y 10.000 masas solares. En el límite inferior, equivaldría a un agujero negro primordial, aunque no se cree que lo sea. Crédito: Caltech/R. Hurt (IPAC)
La nueva hipótesis: la carga oscura y el «fotón oscuro»
Baker y sus colegas han encontrado una grieta en esa muralla de improbabilidad. El equipo cuestionó un supuesto básico: que los agujeros negros primordiales no tienen carga eléctrica.
«Nosotros hacemos una suposición distinta — dice Baker—. Mostramos que si un agujero negro primordial se forma con una pequeña carga eléctrica oscura, entonces el modelo predice que quedará temporalmente estabilizado antes de explotar finalmente».
El truco consiste en imaginar que existe un sector oscuro de la física, con un fotón oscuro y un electrón oscuro, partículas hipotéticas que interactúan con una fuerza similar a la electromagnética pero invisible para nosotros. Si un agujero negro primordial carga esa interacción oscura, su evaporación por radiación de Hawking se frena drásticamente. El objeto entra en un estado cuasiextremal, como una especie de pausa cósmica en la que permanece estable durante miles de millones de años.
Con el tiempo, el campo eléctrico oscuro en torno al horizonte se hace tan intenso que produce pares de electrones y positrones oscuros mediante el efecto Schwinger. Esto descarga rápidamente el agujero negro, lo desestabiliza y finalmente desencadena la explosión.
En este escenario, muchos agujeros negros diminutos, que de otro modo habrían desaparecido hace eones, podrían haber sobrevivido hasta hoy listos para explotar.
LOS HIJOS DEL BIG-BANG
Animación gif de agujeros negros primordiales, que se habrían formado menos de un segundo después del big bang debido a fluctuaciones de densidad.
Qué probabilidad real hay de ver un agujero negro explotar
El impacto de este modelo es enorme. Las restricciones indirectas, que antes descartaban la posibilidad de observar un estallido, se relajan y la tasa de explosiones cercanas se multiplica.
Según los cálculos, la probabilidad de que en los próximos diez años se registre al menos una explosión de agujero negro en un observatorio terrestre podría superar el 90%.
«No decimos que vaya a ocurrir con certeza en esta década —matiza Baker—, pero podría haber hasta un 90% de probabilidad de que así sea. Y como ya tenemos la tecnología para observarlo, deberíamos estar preparados».
El joven investigador Symons, coautor y estudiante de doctorado, lo resume con entusiasmo: «Creemos que hay hasta un 90% de posibilidades de presenciar un agujero negro primordial explotando en los próximos diez años».
Implicaciones de una explosión de agujero negro para la ciencia
¿Y qué pasaría si mañana uno de estos detectores registra el destello de una explosión cósmica así? Veamos:
✅ Sería la primera observación directa de la radiación de Hawking. Un momento histórico: la confirmación experimental de una predicción que durante medio siglo ha sido casi un dogma teórico.
✅ Sería también la primera prueba de la existencia de agujeros negros primordiales. Su hallazgo abriría vías para entender si forman parte de la materia oscura, ese enigmático 85% del cosmos que aún no sabemos qué es.
✅ Y, como subraya Iguaz Juan, «sería el primer catálogo definitivo de todas las partículas que componen el universo. Revolucionaría la física y nos ayudaría a reescribir la historia del cosmos».
Porque un agujero negro en explosión no discrimina: emite todas las partículas más ligeras que su temperatura, incluidas las que conocemos (electrones, quarks, bosón de Higgs) y las que solo sospechamos (candidatos a materia oscura, partículas aún invisibles a los aceleradores de partículas). Sería, literalmente, un inventario cósmico.
Cómo reconocer una explosión de agujero negro
Los cuatro investigadores insisten en un mismo mensaje: la comunidad científica debe estar lista.
«Sabemos cómo observar esta radiación de Hawking —recuerda Iguaz Juan— Podemos verla con los telescopios actuales, y como los únicos agujeros negros que pueden explotar hoy son los primordiales, sabemos que si detectamos radiación de Hawking estaremos viendo un agujero negro primordial en explosión”.
La clave estará en distinguir ese destello de otros fenómenos astrofísicos, como estallidos de rayos gamma por supernovas o fusiones de estrellas. La firma única sería la ausencia de resplandor posterior en otras longitudes de onda, un rasgo distintivo de estas explosiones cósmicas.
El origen de todo lo que existe
Más allá de este modelo concreto de carga oscura, los autores recuerdan que existen otros escenarios plausibles en los que los agujeros negros primordiales podrían sobrevivir y explotar hoy: gracias al giro, a cargas magnéticas o incluso a dimensiones adicionales.
Lo importante es la lección de fondo: lo que parecía imposible puede estar más cerca de lo que creemos si ampliamos el marco de la física teórica.
Como concluye Thamm, «si llegamos a ver un agujero negro explotar, no será solo un espectáculo cósmico: será la oportunidad de responder a una de las preguntas más antiguas de la humanidad: ¿de dónde viene todo lo que existe?».
Quizá en la próxima década, cuando un destello de rayos gamma sacuda nuestros detectores, descubramos que hemos sido testigos del último suspiro de un agujero negro primordial. Y con él, del nacimiento de una nueva física. ▪️
Explosión de un agujero negro: Preguntas & Respuestas
🕳️ ¿Qué es un agujero negro primordial (PBH)?
Son agujeros negros que, según la teoría, se formaron menos de un segundo después del big bang debido a fluctuaciones de densidad en el universo primitivo.
🕳️ ¿Por qué podría explotar un agujero negro?
Los agujeros negros emiten radiación de Hawking. Los más pequeños pierden masa y se calientan hasta que la evaporación se acelera en un proceso explosivo.
🕳️ ¿Qué significaría observar una explosión de agujero negro?
Confirmaría la existencia de los agujeros negros primordiales, probaría directamente la radiación de Hawking y revelaría todas las partículas fundamentales, incluidas las desconocidas.
🕳️ ¿Cuándo podríamos ver un evento así?
Según un nuevo estudio, la probabilidad de observar un agujero negro primordial explotando en los próximos diez años es de hasta el 90%.
🕳️ ¿Con qué instrumentos se podría detectar?
Observatorios de rayos gamma como HAWC (México) o LHAASO (China) ya tienen la sensibilidad necesaria para captar estos estallidos.
🕳️ ¿En qué se diferencia de una supernova o un estallido de rayos gamma convencional?
Una explosión de agujero negro no dejaría un resplandor posterior en otras longitudes de onda, lo que la convierte en un evento único.
Información facilitada por la Universidad de Massachusetts Amherst
Fuente: Baker, Michael J. and Iguaz Juan, Joaquim and Symons, Aidan and Thamm, Andrea. Could We Observe an Exploding Black Hole in the Near Future? American Physical Society (2025). DOI: https://doi.org/10.1103/nwgd-g3zl
