Agujeros negros: Yo soy el Omega… y el Alfa

Durante años se han identificado principalmente dos tipos de agujeros negros: los estelares, formados por el colapso de estrellas masivas, y los supermasivos, que se encuentran en el centro de las galaxias. Entre ambos extremos existe una categoría intermedia, mucho menos conocida, con masas de entre un centenar y varios cientos de veces la del Sol. Estos objetos son demasiado grandes para provenir directamente de una estrella y demasiado pequeños para ocupar el papel de un supermasivo en el núcleo galáctico. La cuestión que se plantea la ciencia, es si realmente existen o si las señales detectadas pueden explicarse por otros fenómenos.

Las colaboraciones LIGO, Virgo y KAGRA han detectado, mediante ondas gravitacionales, centenares de fusiones de agujeros negros. Las ondas gravitacionales son perturbaciones en el espacio-tiempo generadas por eventos extremadamente energéticos, como la colisión de dos agujeros negros. A partir de estas señales se pueden estimar las masas y otras características de los objetos implicados. Entre los eventos registrados hay casos en los que el objeto final supera las cien masas solares. Un ejemplo es GW190521, detectado en 2019, que dejó un objeto de unas 142 masas solares. Más recientemente, el evento GW231123 habría producido un agujero negro de unas 225 masas solares. Si estos resultados se confirman, algunos de estos objetos entrarían en la categoría intermedia. También se han encontrado casos en los que uno de los agujeros negros iniciales estaría en la llamada “brecha de masa”, un intervalo teórico de aproximadamente 60 a 120 masas solares en el que, según los modelos actuales, no se formarían agujeros negros por el colapso de una sola estrella debido al fenómeno de inestabilidad de pares, que destruye completamente la estrella. En los casos más comunes, un agujero negro formado por una supernova suele tener entre unas 3 y 20 veces la masa del Sol, aunque en condiciones extremas, como en estrellas de muy baja metalicidad o sistemas binarios especiales, puede alcanzar hasta unas 60 masas solares.

Fuera del ámbito de las ondas gravitacionales, existen indicios de posibles agujeros negros intermedios en cúmulos globulares y en galaxias enanas activas. Un caso conocido es HLX‑1, detectado en rayos X y su efecto en el entorno. Aunque los agujeros negros no emiten luz por sí mismos y, por tanto, no pueden observarse directamente, su presencia se infiere a través de la radiación emitida por la materia que cae hacia ellos o por su influencia gravitatoria sobre objetos cercanos

Sin embargo, la interpretación de estos hallazgos requiere cautela. La estimación de masas depende de los modelos utilizados para analizar las ondas gravitacionales, y estos modelos no siempre ofrecen el mismo resultado. Además, los límites exactos de la “brecha de masa” pueden variar con los avances en la comprensión de la evolución estelar. Por ello, aunque las observaciones apunten a la veracidad de su existencia, todavía no hay certeza absoluta. Confirmar su presencia sería importante para comprender cómo se forman los agujeros negros supermasivos, ya sea por el crecimiento gradual a partir de semillas más pequeñas o por formación directa de grandes masas en el universo temprano.

Esta posibilidad lleva a reflexionar sobre un escenario aún más amplio: si a lo largo de miles de millones de años los agujeros negros, tanto estelares como intermedios y supermasivos, continuaran fusionándose y creciendo, podrían acabar concentrando en su interior gran parte de la masa del universo. En un caso extremo, toda la materia y energía podrían terminar dentro de un único agujero negro supermasivo de dimensiones inconcebibles. Algunos cosmólogos han especulado que, llegado ese punto, podría alcanzarse un umbral crítico en el que la densidad y las condiciones físicas internas desencadenaran un proceso inverso, similar a un Big Bang, dando origen a un nuevo universo. Aunque esta hipótesis es puramente teórica y no está respaldada por observaciones, plantea una visión intrigante sobre el destino final del cosmos y sobre cómo los ciclos de nacimiento y muerte podrían repetirse a escala universal.