Los agujeros negros han sido durante mucho tiempo objetos cargados de misterio. A medida que las herramientas en astronomía han ido mejorando se han hecho hallazgos más y más certeros sobre ellos. ¡Incluso se ha podido fotografiar ninguno! Pero si hubo algo igual o más sorprendente que aquello fue la demostración de que las ondas gravitacionales, unas perturbaciones en el espacio-tiempo formadas por la colisión de dos agujeros negros, existen. Se había teorizado su existencia, pero en 2015 se logró detectar por primera vez. Ahora, 10 años después, no solo pueden detectarse, sino que se han conseguido estudiar más a fondo, descubriendo así que dos de los mayores físicos de la historia, Stephen Hawking y Albert Einstein, tenían razón con sus predicciones sobre este fenómeno.
La primera predicción, la de Hawking, está relacionada con el tamaño resultante de la fusión de los agujeros negros. En cuanto a la segunda, se confirman datos sobre los agujeros negros que podrían calcularse simplemente con la teoría de la relatividad general de Einstein.
Einstein ganó el premio Nobel. Stephen Hawking nunca llegó a hacerse con uno, aunque algunos trabajos en los que participó ya han supuesto el galardón a sus compañeros. Pero, sabiendo lo que sabemos ahora sobre sus predicciones, está claro que, si aún viviera, sería un firme candidato al famoso premio de la Academia de Ciencias Sueca. La realidad es que los encargados de repartir los galardones a menudo son bastante injustos, sobre todo en lo que a mujeres se refiere. Pero a Hawking se lo habrían dado seguro.
Cara a cara con el choque de dos agujeros negros
En 2015, se logró detectar por primera vez una onda gravitacional, resultante de la colisión de dos agujeros negros. El propio Einstein ya había predicho su existencia. Sin embargo, hasta ese momento no se había podido demostrar que realmente existen.
Todo fue posible gracias a LIGO, un conjunto de detectores de ondas gravitatorias por interferometria láser doble ubicados en Hanford Site (Washington) y Livingston (Luisiana), ambos en Estados Unidos. Con el tiempo se han establecido colaboraciones con Virgo, otro observatorio ubicado en Italia, y KAGRA, instalado en Japón. Esto ha permitido detectar nuevas ondas gravitacionales, a la vez que mejoraban las técnicas dirigidas a su análisis. Pero, hasta ahora, no se había conseguido un hallazgo tan depurado como el que se acaba de publicar en Physical Review Letters.
El hallazgo, logrado mediante la colaboración de LIGO, Virgo y KAGRA, ha permitido establecer que Hawking y Einstein tenían razón. ¿Pero qué decía cada uno de ellos?
Según Hawking, los agujeros negros nunca diminuirían su tamaño
Cuando colisionan dos agujeros negros, podríamos pensar que alguno de ellos se contraiga, dando lugar a un agujero negro más pequeño. Sin embargo, los cálculos de Stephen Hawking le llevaron a predecir que el horizonte de sucesos de un agujero negro, ese límite a partir del cual nada puede escapar de su atracción, nunca podría reducir su tamaño.
El físico inglés hizo este cálculo en 1971. Señaló que, por mucha colisión que se produzca y muchas ondas gravitacionales que se generen, nunca se obtendría un tamaño menor al de la suma de los dos agujeros negros.
Todo esto se ha podido calcular a partir de esta nueva detección de ondas gravitacionales. Cuando lanzamos una piedra a un lago y se forman ondas en el agua, el comportamiento de estas puede contarnos muchas cosas sobre la piedra. En este caso pasa exactamente lo mismo. Sin embargo, hasta ahora las técnicas de estudio de agujeros negros y ondas gravitacionales no eran suficientemente precisas para determinarlo.
Einstein sabía mucho sobre ondas gravitacionales
Albert Einstein ya predijo la existencia de ondas gravitacionales. Por eso, no debería sorprendernos que sus teorías se puedan relacionar con estos nuevos hallazgos.
El sonido no deja de ser el resultado de la transmisión de vibraciones. Estas son distintas cuando proceden de una gran campana que cuando se originan con un pequeño cencerro. El sonido puede decirnos qué clase de objeto estamos escuchando.
En el caso de las ondas gravitacionales, hasta ahora no se había podido detectar el timbre derivado de la colisión. El motivo es que no había instrumentos suficientemente precisos para diferenciar el sonido de la propia vibración del agujero negro de las reverberaciones que se producen una vez que finaliza la fusión. Ya sí ha sido posible. Y, gracias a eso, se ha podido confirmar algo que ya se predijo con la teoría de la relatividad de Einstein.
Se trata de una conjetura hecha en 1963 por otro físico: Roy Kerr. Este utilizó la teeoría de la relatividad general de Einstein para describir matemáticamente los agujeros negros con una sola ecuación. La ecuación mostró que los agujeros negros se pueden describir con solo dos características: espín y masa. Serían mucho más simples de lo que creíamos. Según explican en un comunicado sobre este hallazgo, con los nuevos datos de mayor calidad, los científicos pudieron medir la frecuencia y la duración del timbre del agujero negro fusionado con más precisión que nunca. Esto les permitió ver que, de hecho, el agujero negro fusionado es un objeto simple, descrito solo por su masa y giro. El tintineo les ayudó a saber cómo era la campana. Al final, Hawking y Einstein, así como Kerr, no disponían de las herramientas de Ligo, Virgo o KAGRA, pero no las necesitaban para tener razón.