Un físico rescata la teoría de Hawking para explicar por qué algunos agujeros negros no colapsarían del todo

Los agujeros negros podrían no contener necesariamente una singularidad en su interior, pese a que esa idea lleva décadas siendo uno de los pilares más aceptados de la física teórica. Esa es la hipótesis que plantea un nuevo estudio firmado por el físico Francesco Di Filippo, del Instituto de Física Teórica de Frankfurt, que recupera algunos de los mecanismos asociados a la radiación de Stephen Hawking para proponer escenarios en los que determinados agujeros negros serían capaces de evaporarse sin colapsar completamente sobre sí mismos.

El trabajo cuestiona directamente la visión clásica según la cual la relatividad general conduce inevitablemente a una región donde la teoría deja de funcionar. Desde los célebres teoremas de singularidad desarrollados por Roger Penrose y Hawking en el siglo XX, una parte importante de la física teórica ha asumido que el interior de un agujero negro termina generando una singularidad —un punto de densidad infinita— o un horizonte de Cauchy, una frontera matemática donde la capacidad predictiva de la física se rompe. El nuevo estudio, publicado en Physical Review Letters sostiene, sin embargo, que algunos efectos ya conocidos dentro de la propia física relativista podrían impedir ese desenlace extremo.

El papel de la radiación de Hawking

La clave del trabajo está en la radiación de Hawking, el mecanismo teórico propuesto en los años setenta por Stephen Hawking que describe cómo los agujeros negros pueden perder energía y evaporarse lentamente. Según Di Filippo, ese proceso implica una violación de ciertas condiciones energéticas utilizadas en los teoremas clásicos sobre singularidades. En combinación con fuerzas de repulsión internas —como la repulsión electromagnética en agujeros negros cargados o la rotación en agujeros negros astrofísicos—, la evaporación podría evitar tanto la formación de una singularidad como la aparición de horizontes de Cauchy.

El estudio analiza especialmente agujeros negros cargados y esféricamente simétricos, descritos mediante la solución de Reissner–Nordström de la relatividad general. En estos modelos aparecen dos horizontes distintos: uno exterior y otro interior. Tradicionalmente, el horizonte interno acaba asociado a inestabilidades y singularidades. Sin embargo, el autor plantea que, bajo determinadas condiciones y en ciertos modelos de colapso, la materia que colapsa podría “rebotar” antes de alcanzar una singularidad y escapar más tarde cuando el agujero negro se evapora. En algunos de los escenarios descritos, el espacio-tiempo permanecería completamente regular.

Agujeros negros que podrían evaporarse sin singularidad

El artículo clasifica varios posibles finales para estos agujeros negros. Algunos conducirían todavía a horizontes problemáticos o singularidades, pero otros permitirían una evaporación completa sin ruptura de la predictibilidad física. Entre ellos figura un escenario en el que el agujero negro desaparece por completo en un tiempo finito y otro en el que deja un remanente sin horizonte de sucesos. En ambos casos, la materia atrapada podría, en teoría, terminar escapando sin que llegara a formarse una singularidad clásica.

Uno de los aspectos más relevantes del trabajo es que no introduce nuevas partículas ni modifica la teoría de la gravedad. El autor insiste en que todos los mecanismos utilizados proceden de la relatividad general y de efectos semiclásicos ya aceptados por la física teórica. La propuesta no constituye una demostración definitiva, pero sí un “principio de prueba” de que la resolución del problema de las singularidades podría no requerir necesariamente una teoría completa de gravedad cuántica.

Las dudas que todavía siguen abiertas

El estudio reconoce, no obstante, que todavía quedan numerosas cuestiones abiertas. Entre ellas figura la llamada “inflación de masa”, una inestabilidad que aparece en los horizontes internos y que podría alterar profundamente la evolución real de estos objetos. También quedan pendientes cálculos numéricos capaces de determinar cuál de los escenarios teóricos descritos sería físicamente viable. El propio autor admite que algunos de estos procesos podrían quedar fuera del alcance de las aproximaciones semiclásicas actuales.

Aunque el análisis se centra en agujeros negros cargados, Di Filippo sostiene que mecanismos similares podrían aplicarse también a agujeros negros astrofísicos rotatorios reales, donde el papel de la carga eléctrica sería sustituido por la rotación. El estudio apunta que la repulsión centrífuga generada por el giro del espacio-tiempo podría desempeñar una función equivalente y contribuir igualmente a evitar singularidades. Esa posibilidad conecta directamente con algunos de los grandes problemas aún abiertos de la física moderna, desde la naturaleza última de los agujeros negros hasta el llamado problema de la información en el universo.