Científicos detectan la colisión de agujeros negros más potente registrada y revelan efectos del arrastre del espacio-tiempo

La colisión de agujeros negros más potente jamás registrada ha proporcionado a los científicos una ventana sin precedentes hacia uno de los fenómenos más extremos del universo: el arrastre del espacio-tiempo cerca del horizonte de eventos de un agujero negro.

El evento, denominado GW250114, fue detectado el año pasado mediante ondas gravitacionales, ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo que viajan a través del universo cuando dos agujeros negros colisionan, según el estudio publicado en Nature. Estas ondas fueron captadas por el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO, por sus siglas en inglés) en Estados Unidos.

## Qué son las ondas gravitacionales

Cuando dos agujeros negros están lo suficientemente cerca uno del otro, giran en espiral hacia el otro hasta colisionar en una explosión masiva, formando un único agujero negro más grande a partir de la combinación, según explica la investigación. Durante este proceso, emiten ondas gravitacionales que alteran las distancias entre objetos, aunque en magnitudes menores que un solo átomo.

Los detectores de ondas gravitacionales, instrumentos sofisticados y de gran tamaño, son capaces de medir estas variaciones microscópicas en el espacio-tiempo, según la fuente.

## El descubrimiento de las ondas directas

El evento GW250114 ha permitido a los investigadores decodificar por primera vez una parte previamente oculta de la señal gravitacional: la llamada "onda directa", que revela cómo los agujeros negros en rotación arrastran el espacio-tiempo mismo a su alrededor cuando giran, según el estudio.

"La existencia de la onda directa está predicha por la teoría, pero hasta ahora nunca había sido detectada", señala la investigación. Esta onda permite estudiar la velocidad de rotación del nuevo agujero negro y también la intensidad de la gravedad en la superficie del horizonte de eventos.

Las ondas directas son radiación gravitacional que proviene de justo fuera del horizonte de eventos, donde todo lo que cae hacia el agujero negro experimenta el arrastre del marco de referencia, según explican los científicos.

## El fenómeno del arrastre del marco de referencia

Según la teoría de la relatividad general de Einstein, un agujero negro en rotación no simplemente permanece estático en el espacio. En cambio, produce un "arrastre del marco de referencia", un efecto en el cual el espacio-tiempo alrededor del agujero negro es arrastrado junto con él, según la investigación.

Lo suficientemente cerca del horizonte, es imposible que nada permanezca quieto. "Es como un remolino: cualquier cosa que se acerque demasiado es obligada a girar con el agua. Alrededor de un agujero negro giratorio, no es agua lo que se arrastra, sino el espacio-tiempo mismo", explica el estudio.

El horizonte de eventos de un agujero negro no es una superficie física como la superficie de un planeta o una estrella, sino un límite en el espacio-tiempo, según la fuente. Sin embargo, la relatividad general predice que este límite tiene propiedades medibles, incluyendo la velocidad a la que gira y la intensidad con la que se comporta la gravedad allí.

## Por qué GW250114 fue crucial

GW250114 proporcionó un caso perfecto para buscar este fenómeno porque fue excepcionalmente "ruidoso" o intenso, según los investigadores. Aun así, el componente de onda directa está oculto entre otras ondas creadas por los dos agujeros negros originales mientras giran en espiral para colisionar.

El trabajo utilizó nuevas técnicas para revelarlo, separando cuidadosamente esta característica de las partes más ruidosas de la señal de onda gravitacional, según el estudio.

## Implicaciones para la física fundamental

La detección de la onda directa abre una nueva fuente de información sobre los agujeros negros y sus horizontes de eventos, según la investigación. Durante décadas, el horizonte de eventos ha sido central para la física teórica, pero la información directa de cerca del horizonte ha sido difícil de acceder.

"Es difícil para nosotros observar luz que proviene tan cerca de un agujero negro, así que las ondas gravitacionales son nuestra única vía de entrada. Y las ondas directas son específicamente la parte de la señal que nos acerca más al horizonte", señala el estudio.

El trabajo también abre un camino hacia futuras pruebas de la teoría de la relatividad general de Einstein, según los científicos. Si la teoría de Einstein es correcta, las ondas directas, la rotación del horizonte y la gravedad superficial deberían encajar todas juntas de una manera precisa.

## El conflicto entre dos grandes teorías

Los agujeros negros se sitúan en el límite de lo que actualmente se comprende en física, según la investigación. Existen dos grandes teorías de la física: la relatividad general, que describe la escala grande de la gravedad y el espacio-tiempo, y la mecánica cuántica, que describe la materia y la energía a las escalas más pequeñas.

Ambas teorías son extraordinariamente exitosas, sustentando tecnologías como el GPS, semiconductores, láseres y las emergentes computadoras cuánticas, según la fuente. Sin embargo, a un nivel fundamental, no concuerdan completamente.

Los agujeros negros son uno de los lugares donde este conflicto puede volverse visible, según los investigadores. Cerca del horizonte de eventos, la gravedad es extrema, y las preguntas sobre el espacio-tiempo, la información y la física cuántica no pueden evitarse.

Al estudiar agujeros negros con ondas gravitacionales, los científicos pueden encontrar grietas en las teorías actuales y pistas hacia una teoría más profunda, según concluye la investigación.