De todos nuestros sentidos, la vista es el que lidia mejor con las grandes distancias. Tal vez por eso, cuando pensamos en astronomía pensamos en la luz que nos llega de estrellas y nebulosas remotas. Sin embargo, hay partículas, como los neutrinos, que cruzan el cosmos casi a la velocidad de la luz y, en ellas, también hay información con la que reconstruir las más remotas regiones del universo. De hecho, hace 10 años, los astrónomos sumaron un tercer “sentido” a su haber: las ondas gravitacionales. El 14 de septiembre de 2015, la colaboración LIGO (en EE.UU.) detectó, al fin, una sacudida del espacio tiempo que llevábamos casi un siglo buscando, desde que Einstein las predijo. Ondas que viajan a la velocidad de la luz y que nos hablan de los objetos más densos del universo: agujeros negros y estrellas de neutrones orbitando unos en torno a los otros.

Hace tiempo que la colaboración LIGO ha sumado fuerzas con VIRGO y KAGRA (respectivamente en Italia y en Japón) en una colaboración conocida como LVK y, lo que en 2015 fue un evento inédito, ahora ocurre cada tres días. En el último y cuarto periodo de detecciones que ha realizado el LVK ha identificado 220 posibles fusiones de agujeros negros, tres veces más de los registrados en las campañas anteriores. Y es que, esta tecnología que ya era el sistema de medición más preciso jamás diseñado, casi ha cuadruplicado su nivel de detalle en la última década. Precisamente, a eso debemos su último gran descubrimiento. Una década después de que LIGO detectara la primera fusión de agujeros negros, LVK ha identificado una fusión casi idéntica (GW250114): dos agujeros negros de unas 30 o 40 masas solares a 1.300 millones de años luz. Sin embargo, el mayor grado de precisión ha permitido exprimir mucho más este evento y confirmar con una seguridad sin precedentes las predicciones de grandes físicos como Einstein, Hawking, Kerr o Teukolsky.

Ondas en el espacio y en el tiempo

Para comprender las ondas gravitacionales debemos entender el espacio-tiempo como una sustancia, una suerte de tejido que se ve deformada por la masa de los objetos que lo recorren. Simplificándolo mucho, podemos imaginarlo como una tela muy tensa. Cuanta más masa tengan los objetos que sostenga la tela, más se doblará y los agujeros negros tienen tal cantidad de masa concentrada en una región relativamente pequeña del espacio que, si se acerca demasiado, ni siquiera la luz logra escapar de su gravedad. Y, aunque no estén a la altura, otros objetos extremadamente densos como las estrellas de neutrones también generarán deformaciones significativas en el espacio-tiempo.

Ahora imaginemos que colocamos una bola de bolos sobre la tela tensa. Será nuestro agujero negro. Si la hacemos girar sobre sí misma no sucederá gran cosa, arrastrará un poco a la tela de su alrededor, pero no provocará ondas que se propaguen por la tela. No obstante, si en lugar de una bola colocamos dos y hacemos que giren una entorno a la otra, con la suficiente velocidad de las bolas y tensión de la tela, se producirán ondas, como las que aparecen al tirar una piedra al estanque. Y, para detectarlas, aprovechamos estas “arrugas” en el espacio tiempo. Los interferómetros como los que hay en LVK dividen un haz láser en dos perpendiculares que recorren varios kilómetros antes de rebotar en un espejo y reencontrarse. Si una onda gravitacional ha atravesado el interferómetro, habrá alterado longitud de un brazo ligeramente más que la del otro y el láser volverá fuera de fase, esto es: si la luz se comporta como una onda con sus crestas y sus valles, las crestas de ambos haces no coincidirán porque uno ha viajado más distancia que el otro.

Cuestión de tamaño (y vibración)

Por supuesto, la detección es mucho más compleja y en los últimos años los expertos han mejorado la estabilización de los láseres, el recubrimientos de espejos, las técnicas de compresión cuántica y nuevas IAs para reducir el ruido que captan los interferómetros sin querer. Así es como han logrado batir récords de precisión porque, el cambio de longitud de los kilométricos brazos de los interferómetros es mínimo, a veces menores a una diezmillonésima parte del ancho de un protón, es decir: 700.000.000.000.000 veces más pequeños que el grosor de un cabello humano.

Así es como han logrado confirmar con una certeza inédita la predicción de Stephen Hawking que, a partir de sus ecuaciones, concluía que la fusión de dos agujeros negros nunca puede dar un agujero negro más pequeño que la suma de sus progenitores. Concretamente, que la superficie del agujero negro resultante ha de ser igual o mayor. Y, en este caso los agujeros negros causantes de GW250114 sumaban, por separado, 240.000 km² (el equivalente a Reino Unido), mientras que su fusión dio lugar a un agujero negro de 400.000 km² (aproximadamente, la superficie de Suecia).

Por otro lado, la investigación ha logrado confirmar, por primera vez, al fusionarse, los agujeros negros vibran de forma similar a un objeto hueco cuando es golpeado, como una campana (en función de su tamaño y la forma). El “ringdown”, que así se llama, fue predicho por las soluciones de Roy Kerr a las ecuaciones de la relatividad general de Einstein. Predicciones que formalizó Teukolsky en 1972 y que se anticiparon a la física experimental por más de medio siglo. Y es que tan importante es deducir teóricamente algo como comprobar que, efectivamente, la realidad encaja con nuestras predicciones. Así funciona la ciencia, arriesgándose a fallar predicciones cada vez más complejas. Porque la cuestión no es si la física moderna describe el universo a la perfección. La cuestión es por cuánto falla y con qué nueva física podemos estrechar el error. Por ahora, Einstein ha sobrevivido para ver un nuevo día.

QUE NO TE LA CUELEN:

• En realidad, la predicción de Hawking confirmada en este estudio ya se había confirmado en una investigación previa, de 2021. Sin embargo, el grado de precisión de este estudio permite estar mucho más seguros y, por lo tanto, tener cifras más afinadas para analizar cómo ha cambiado el área superficial de estos agujeros negros al fusionarse. Con suerte, futuras investigaciones, con técnicas incluso más precisas, confirmarán los resultados de este estudio y reafirmarán la física de los agujeros negros que conocemos.

REFERENCIAS (MLA):

• California Institute of Technology. Ten Years Later, LIGO Is a Black-Hole Hunting Machine: LIGO, Virgo, and KAGRA Celebrate Anniversary, Announce Verification of Stephen Hawking's Black Hole Area Theorem. Physical Review Letters, 10 Sept. 2025.