Un agujero negro dividido en dos tendría una geometría insólita: los físicos recurren a unos pantalones para explicarla
La primera imagen de la sombra de un agujero negro mostró una región oscura rodeada por la emisión del gas caliente. Aunque parezca un agujero abierto en el universo, se trata de una zona donde la gravedad es tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar. Si una persona cayera hacia uno, las diferencias de gravedad entre distintas partes de su cuerpo podrían estirarla hasta despedazarla, un fenómeno llamado espaguetificación.
En los agujeros negros supermasivos ese efecto podría producirse después de cruzar el horizonte de sucesos, la frontera a partir de la cual ya no existe posibilidad de regresar. El viaje, desde luego, no tendría billete de vuelta.
Los científicos descubren cómo podría dividirse un agujero negro
La posibilidad de que uno de estos objetos se divida en dos agujeros negros más pequeños ha sido examinada por un equipo internacional de físicos en un estudio publicado en octubre de 2026 en Physical Review D. La investigación, titulada When Black Holes Admit Pair-of-pants Topologies, analiza las condiciones matemáticas que permitirían semejante separación. Sus autores encuentran escenarios teóricos compatibles con ella, especialmente cuando intervienen velocidades de rotación extremas o modelos alternativos de gravedad.
El interés por esta posibilidad surge de un fenómeno que los astrónomos ya han detectado mediante las ondas gravitacionales producidas cuando dos agujeros negros chocan y terminan fusionándose. Estas ondas son pequeñas alteraciones del espacio-tiempo que se propagan por el universo y permiten estudiar objetos que apenas emiten información electromagnética.
Los investigadores también han considerado anteriormente la formación hipotética de fragmentos diminutos durante las fusiones, una posibilidad diferente de que un agujero negro se parta espontáneamente.
La principal dificultad para dividir un agujero negro aparece al calcular su entropía, una propiedad relacionada con las diferentes configuraciones microscópicas que puede adoptar un sistema. En estos objetos, la entropía depende del área del horizonte de sucesos, la superficie que delimita la región sin retorno.
Si un agujero negro sin rotación se dividiera en dos menores, la suma de sus entropías sería inferior a la original. Eso contradiría la segunda ley de la termodinámica, que impide que la entropía total de un sistema aislado disminuya espontáneamente.
La rotación extrema podría permitir que un agujero negro se partiera
Sin embargo, la rotación modifica el cálculo. Un agujero negro que gira tiene menos entropía que otro de igual masa que permanece inmóvil, y parte de su energía de rotación podría transformarse en el movimiento de los fragmentos. Bajo determinadas condiciones, la entropía final podría igualar o superar la inicial.
La rotación plantea otra dificultad porque los dos agujeros negros resultantes tendrían que alejarse lo suficiente para evitar una nueva fusión inmediata. Francesco Sannino, profesor de Física de la Universidad Federico II de Nápoles e investigador del Quantum Field Theory Center de la Universidad del Sur de Dinamarca, advierte que esa exigencia reduce extraordinariamente las posibilidades y deja abierta una opción para objetos próximos a su velocidad máxima de giro. Los físicos describen la separación mediante una geometría semejante a unos pantalones, con un único horizonte que se ramifica en dos al avanzar el tiempo.
Las teorías que contemplan dimensiones espaciales adicionales ofrecen otros escenarios donde la fragmentación podría resultar más favorable desde el punto de vista termodinámico. Algunos modelos permiten que determinadas estructuras gravitatorias desarrollen inestabilidades y acaben separándose. Otros modifican las reglas que relacionan la gravedad con la entropía.
En uno de los ejemplos estudiados, un agujero negro de diez masas solares podría generar otro de unos 20.000 millones de kilogramos y aumentar la entropía total. Que las ecuaciones permitan ese resultado todavía no demuestra que exista un mecanismo capaz de producirlo.
Los agujeros negros primordiales podrían ofrecer pistas sobre su fragmentación
La ausencia de observaciones de agujeros negros fragmentándose impide determinar con qué frecuencia podría suceder un proceso semejante en el universo. Sannino considera que los agujeros negros primordiales, objetos hipotéticos de pequeño tamaño formados en las primeras etapas del cosmos, podrían ser candidatos más favorables que los grandes agujeros negros astrofísicos.
Los investigadores plantean buscar señales indirectas mediante instrumentos como el telescopio de rayos gamma Fermi-LAT, capaces de investigar emisiones que podrían proceder de fragmentos diminutos. La identificación de una señal de ese tipo exigiría distinguirla de otros fenómenos astronómicos antes de atribuirla a la fragmentación de un agujero negro.