Un equipo internacional de astrofísicos encontró evidencia de que el universo recicla agujeros negros para fusionarlos entre sí y formar otros más grandes. Las ondas gravitacionales registradas durante los últimos años muestran que algunos de los agujeros negros más pesados dentro de cúmulos estelares presentan señales claras de ser de “segunda generación”, productos de colisiones pasadas y, por lo tanto, no pudieron nacer del colapso de una estrella masiva.
Los agujeros negros imposibles
La teoría evolutiva de las estrellas explica que, al final de la vida de las más masivas, su núcleo se comprime hasta formar un punto tan denso que curva el espacio‑tiempo hasta el infinito. Este es el agujero negro clásico, con masas de entre 10 y 40 veces la del Sol. También existen los supermasivos, en el centro de las galaxias, con millones o miles de millones de masas solares, cuyo origen se relaciona con procesos ocurridos en los primeros instantes del universo.
Entre ambos extremos aparece una categoría en disputa: los agujeros negros de entre 40 y 100 masas solares. Resultan demasiado pesados para nacer tras la muerte de una estrella, pero tampoco alcanzan las dimensiones necesarias para surgir del colapso de una nube gigantesca de materia. La física estelar convencional los considera “imposibles”, y aun así aparecen con frecuencia en las detecciones.
Los astrofísicos proponen que estos agujeros negros pesados podrían formarse al sumar dos o más objetos ultradensos más pequeños. La idea resulta coherente, pero necesitaba pruebas y hasta hace relativamente poco, no existía una forma de obtenerlas.
Entonces entraron en escena los detectores de ondas gravitacionales. Estos instrumentos usan láseres para medir la microdistorsión del espacio‑tiempo generada por la colisión de objetos extremadamente densos. La primera detección, en 2015, confirmó una fusión entre agujeros negros. Desde entonces, cada nueva señal permitió caracterizar mejor estas estructuras y revelar que estos choques ocurren con mucha más frecuencia de lo que imaginábamos.
La firma de la segunda generación
El estudio, publicado hoy en Nature Astronomy, analizó un catálogo transitorio de ondas gravitacionales generado por los tres observatorios más importantes del mundo. La base de datos incluía 153 detecciones confiables de fusiones de agujeros negros, y entre ellas, 34 correspondían a objetos especialmente pesados.
Al comparar todas las señales, el equipo identificó dos poblaciones distintas. Los agujeros negros más ligeros, de hasta unas 40 masas solares, mostraron giros pequeños y alineados, como se espera de objetos nacidos del colapso de una estrella. Pero a partir de cierto punto, alrededor de las 45 masas solares, apareció una población completamente diferente: agujeros negros más pesados, que giran rápido y en direcciones caóticas, una firma estadística que solo puede surgir cuando el objeto ya participó en una fusión previa.
“Esta es la firma exacta que esperarías si los agujeros negros se fusionaran repetidamente en densos cúmulos estelares”, dijo la doctora Isobel M. Romero-Shaw, coautora de la investigación, en un comunicado de la Universidad de Cardiff.
La red de observatorios de ondas gravitacionales confirmó el choque de dos agujeros negros de entre 100 y 140 veces la masa del Sol.
Hasta ahora no hemos observado directamente ninguno de estos agujeros negros “imposibles”. No aparecen en rayos X ni en el espectro visible, a diferencia de los supermasivos. Sin embargo, sabemos que existen porque sus colisiones hacen vibrar el espacio‑tiempo, y esa vibración revela masas que la física estelar no puede explicar.
Este estudio muestra que los agujeros negros más pesados se construyen en lugar de nacer. Surgen de generaciones previas de colisiones, ensamblados en los entornos más densos del cosmos.
