Los agujeros negros son algunos de los objetos más extremos del universo. Su gravedad es tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar una vez que atraviesa su horizonte de sucesos. Sabemos que pueden acercarse, girar uno alrededor del otro y finalmente fusionarse en un único objeto más masivo. Pero ¿qué ocurriría si el proceso pudiera funcionar al revés? ¿Podría un agujero negro dividirse espontáneamente en dos?
Durante décadas, las leyes conocidas de la física han impuesto obstáculos enormes a esa posibilidad. Sin embargo, un equipo internacional de investigadores acaba de encontrar determinadas condiciones en las que la fragmentación podría ser compatible con algunas restricciones físicas. El descubrimiento no significa que los astrónomos hayan presenciado semejante acontecimiento, pero abre una pregunta extraordinaria: ¿existen agujeros negros capaces de romperse en fragmentos más pequeños?
La física parecía impedir que un agujero negro se dividiera, hasta que los científicos encontraron una excepción
La investigación fue desarrollada por científicos vinculados a la Universidad del Sur de Dinamarca, la Universidad de Nápoles Federico II y el Centro Nacional de Investigación Científica de Francia. Según el estudio publicado en Physical Review D, el principal obstáculo para que un agujero negro se fragmente está relacionado con la entropía, una propiedad termodinámica vinculada al número de configuraciones microscópicas posibles de un sistema.
En los agujeros negros, la entropía depende del área de su horizonte de sucesos, la frontera a partir de la cual nada puede escapar. Para un agujero negro convencional sin rotación, dividirlo en dos objetos más pequeños reduciría la entropía total, algo incompatible con las condiciones habituales de un proceso espontáneo. Pero los investigadores descubrieron que la situación puede cambiar cuando el agujero negro gira extraordinariamente rápido.
De acuerdo con la Universidad del Sur de Dinamarca, ciertos escenarios de rotación extrema permiten superar parte de las restricciones termodinámicas que normalmente impedirían la fragmentación.
El problema es que cumplir esa condición no resulta suficiente. Los dos agujeros negros resultantes también necesitarían separarse lo bastante para evitar volver a fusionarse inmediatamente.
Cuando el equipo incorporó esa exigencia a sus cálculos, las posibilidades se redujeron considerablemente. La fragmentación solo permaneció como una posibilidad muy restringida para agujeros negros que giran cerca del límite máximo permitido por la teoría.
Los físicos también analizaron escenarios más exóticos, incluidos modelos con dimensiones espaciales adicionales o modificaciones de las relaciones habituales entre masa, radio y entropía.
Algunos de esos modelos podrían favorecer la emisión de fragmentos pequeños, aunque todavía no existe una descripción dinámica completa que demuestre cómo ocurriría el proceso.
Un agujero negro podría dividirse como un pantalón y dejar señales que los telescopios intentarían detectar
Uno de los aspectos más curiosos del trabajo es su título: When Black Holes Admit Pair-of-pants Topologies, que hace referencia a una geometría semejante a un pantalón.
La comparación no describe literalmente la forma de un agujero negro. Los científicos imaginan cómo evolucionaría su horizonte de sucesos a través del espacio-tiempo si comenzara siendo uno solo y terminara separado en dos regiones independientes.
Desde esa perspectiva matemática, la estructura recordaría a un pantalón: una sección inicial que se divide en dos ramas. Según explicó Francesco Sannino, coautor de la investigación, a través de la Universidad del Sur de Dinamarca, los agujeros negros primordiales pequeños podrían ofrecer escenarios especialmente interesantes para investigar este fenómeno.
Estos objetos hipotéticos se habrían formado durante las primeras etapas del universo. Su existencia todavía no está confirmada, pero sus propiedades podrían diferir considerablemente de las de los agujeros negros estelares y supermasivos.
El equipo considera que instrumentos de rayos gamma como el telescopio espacial Fermi podrían buscar posibles señales relacionadas con fragmentos diminutos, especialmente si se produjeran durante acontecimientos violentos como las fusiones. Como destacó Space.com en su cobertura del descubrimiento, los científicos todavía desconocen si la fragmentación ocurre realmente y bajo qué circunstancias podría producirse.
Es importante distinguir dos cuestiones: que un proceso no esté completamente prohibido por determinados modelos físicos no significa que la naturaleza necesariamente lo lleve a cabo. Por ahora, ninguna observación astronómica ha confirmado que un agujero negro se haya dividido en dos.
Pero la investigación plantea una posibilidad fascinante: los mismos objetos que parecen representar el destino final de la materia podrían, bajo condiciones extraordinarias, experimentar una transformación que hasta ahora considerábamos prácticamente imposible.
