Tras una década de mejoras tecnológicas en los detectores de ondas gravitacionales, los científicos han logrado comprobar una de las predicciones más importantes del legendario físico Stephen Hawking sobre los agujeros negros.
El descubrimiento que cambió la física
El 14 de septiembre de 2015 marcó un hito histórico en la física cuando los científicos lograron detectar por primera vez ondas gravitacionales, las ondas de choque producidas por eventos cataclísmicos como la fusión violenta de dos agujeros negros.
Este avance monumental llevó rápidamente a tres de las figuras clave del proyecto a ganar el Premio Nobel de Física. En los 10 años transcurridos desde entonces, los científicos han detectado cientos de fusiones de agujeros negros, así como otros eventos cósmicos extremos como colisiones de estrellas de neutrones y fusiones entre agujeros negros y estrellas de neutrones.
La validación de hawking
Ahora, en un estudio publicado en la revista Physical Review Letters, los investigadores han anunciado que su capacidad para analizar ondas gravitacionales ha mejorado tanto en la última década que recientemente pudieron verificar una idea clave sobre el crecimiento de los agujeros negros, formulada por Stephen Hawking en 1971.
«Hay una declaración muy famosa en física que Stephen Hawking desarrolló, que dice que el área, la superficie de los agujeros negros, nunca puede disminuir», explica Maximiliano Isi, astrofísico de la Universidad de Columbia y el Instituto Flatiron.
El experimento definitivo
Los científicos observaron exactamente esto después de analizar ondas gravitacionales detectadas el 14 de enero de este año. Los detectores registraron ondas gravitacionales provenientes de dos agujeros negros en colisión ubicados aproximadamente a 1.3 mil millones de años luz de distancia.
Estos agujeros negros tenían masas de 30 a 40 veces la de nuestro Sol, por lo que su colisión fue muy similar a la que condujo a la primera detección de ondas gravitacionales en 2015. Sin embargo, desde entonces, el par de detectores gigantes operados por LIGO en Louisiana y el estado de Washington han sido mejorados repetidamente.
Tecnología más precisa que nunca
«Como los detectores son mucho mejores hoy, podemos registrar la señal de manera mucho más clara», dice Katerina Chatziioannou, física de ondas gravitacionales en Caltech.
Esto les permitió realizar un nuevo análisis que mostró que, entre los dos, los agujeros negros iniciales tenían un área superficial combinada de 240,000 kilómetros cuadrados (aproximadamente el tamaño de Oregón). Después de fusionarse para formar un solo agujero negro, su área era de aproximadamente 400,000 kilómetros cuadrados (aproximadamente el tamaño de California).
El legado de hawking vive
La teoría de Hawking establece que el área final del agujero negro tiene que ser mayor que la suma de las dos áreas iniciales, y «esto es lo que demostramos observacionalmente con esa señal», confirma Chatziioannou.
Este tipo de prueba es justo lo que Hawking esperaba hace una década, cuando se anunció la primera detección de ondas gravitacionales. De hecho, se puso en contacto con uno de los científicos involucrados en ese esfuerzo para ver si las ondas gravitacionales podrían usarse para probar esta predicción.
Entonces, sin embargo, simplemente no era posible porque había demasiado ruido en los datos y las técnicas analíticas no habían avanzado lo suficiente.
Hawking murió en 2018. «Es desafortunado que Hawking ya no esté con nosotros, pero ciertamente esta es una forma en que su legado perdura», dice Isi.
De la especulación teórica a la realidad
«Todas estas ideas que la gente pensó en los años 70, creyendo que era solo especulación ociosa, ahora se manifiestan en datos reales», agrega Isi. «Vemos que estas cosas suceden casi exactamente como se predijo».
Albert Einstein, quien predijo la existencia de ondas gravitacionales en 1916, pensó que nunca serían detectadas. «Si le dijéramos que estamos detectando ondas gravitacionales de agujeros negros en colisión cada dos días, o cada dos o tres días más o menos», dice Isi, «estoy seguro de que le habría volado la mente».
Una nueva era de astronomía
En general, los investigadores se han sorprendido por la cantidad de fusiones de agujeros negros que han visto, dice la investigadora de ondas gravitacionales Gabriela González de la Universidad Estatal de Louisiana.
«Hemos visto tantas fusiones de agujeros negros. Estamos aprendiendo tanto sobre ellos que a veces me siento tentada a llamar a esto ‘astronomía de agujeros negros’ en lugar de ‘astronomía de ondas gravitacionales'», dice.
El futuro promete más descubrimientos
González habría predicho que verían muchas más fusiones entre estrellas de neutrones, pero hasta ahora solo han visto un par de ejemplos de eso.
Esto podría cambiar, ya que los investigadores ya están trabajando en planes para nuevos detectores de ondas gravitacionales aún más grandes que serían 10 veces más sensibles. «Ese es nuestro sueño», dice, agregando que en otra década, estos detectores podrían estar en construcción, tal vez incluso completados.
Suponiendo que los investigadores obtengan la financiación, claro está. El observatorio LIGO actual, que está financiado por la National Science Foundation, enfrenta posibles recortes presupuestarios, con la administración Trump proponiendo reducciones pronunciadas para 2026.
La ciencia de las ondas gravitacionales ha demostrado que las teorías más especulativas de ayer pueden convertirse en las realidades observables de hoy, validando una vez más el genio visionario de Stephen Hawking y abriendo nuevas fronteras en nuestro entendimiento del universo.
