Agujeros negros, más que una “aspiradora” cósmica

 Durante la década de 1980 se consolidó la visión de que los agujeros negros borraban por completo cualquier rastro de lo que caía en ellos. Según esta idea, una vez una partícula del universo (electrón, neutrino, etc.) cruzaba su límite, perdía toda la información y el agujero cambiaba de tamaño y de peso. Un físico de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) demostró teóricamente que esto no ocurre, pues sí quedan rastros de esta interacción, útiles para seguir leyendo el cosmos.

Con el fin de explorar una alternativa a esa premisa, el investigador David Leonardo Bernal Fino, magíster en Física de la UNAL, analizó lo que ocurre con las partículas en condiciones extremas asociadas a los agujeros negros, como la gravedad intensa, las velocidades elevadas y un entorno extremadamente frío. En ese escenario, encontró que las diferencias entre partículas dejan de importar, ya sean electrones, neutrinos, el bosón de Higgs u otros tipos de materia.

El agujero negro no distingue entre tipos de partículas; solo registra su presencia. Esa respuesta uniforme hace que el sistema responda de manera ordenada y predecible, con cambios claros en su tamaño, su energía y su estado externo.

Este comportamiento se puede imaginar como un cascarón invisible que rodea al agujero negro. Todo lo que se acerca interactúa primero con esa capa externa y la afecta de la misma manera. Para un observador lejano, ese cascarón funciona como una superficie que guarda pistas de lo ocurrido, lo que permite estudiar al agujero negro sin necesidad de acceder a su interior.

Se trata de un resultado relevante porque muestra que el entorno del agujero negro actúa como un registro físico. Aunque su contenido permanezca oculto, los efectos de lo que ocurre cerca de su límite siguen siendo visibles desde afuera. En otras palabras, la información no desaparece sin dejar rastro, sino que queda reflejada en la forma en que el sistema responde a lo que lo rodea.

“Este paso nos permitirá entender mejor cómo funcionan estos gigantes cósmicos. Es un proceso que se construye desde la teoría, pero que a largo plazo puede abrir la puerta al desarrollo de nuevas tecnologías para comprender lo que ocurre en su entorno”.

“Algo similar ocurrió con la física cuántica, cuya teoría se formuló hace décadas, pero solo recientemente ha alcanzado aplicaciones tecnológicas concretas”, explica el investigador Bernal.

El trabajo no se apoya en observaciones con telescopios ni en bases de datos astronómicas, sino en cálculos teóricos sustentados en leyes físicas ya comprobadas. A través de modelos matemáticos, el investigador demostró que este comportamiento común de las partículas surge de manera natural cuando se consideran las condiciones extremas cercanas al agujero negro.

Un agujero negro con historia

La novedad del estudio está en aplicar ecuaciones clásicas de la física a una región poco explorada del agujero negro y demostrar que, en ese límite, distintos tipos de partículas producen el mismo efecto externo. Estas ecuaciones se apoyan en la relatividad general formulada por Albert Einstein en 1915 y en los aportes posteriores de científicos como Karl Schwarzschild, Jacob Bekenstein y Stephen Hawking, quienes ampliaron la comprensión de los agujeros negros y plantearon el problema de la información.

El físico explica que, para llegar a este resultado, utilizó modelos basados en la relatividad general y la teoría cuántica de campos, resolviendo las ecuaciones que describen cómo distintas partículas interactúan con el entorno del agujero negro. Al analizar esas interacciones muy cerca de su límite, comparó el efecto de varios tipos de partículas —con énfasis en el bosón de Higgs y un fermión— sobre las propiedades externas del sistema, y encontró que, en todos los casos, la respuesta del agujero negro seguía el mismo patrón, independientemente de la partícula considerada.

La solución de las ecuaciones muestra que el resultado no depende del tipo de partícula involucrada. Aunque la magnitud del cambio puede variar según la energía aportada, la forma en que el agujero negro responde es siempre la misma. En términos simples, sin importar qué partícula se acerque, el agujero negro reacciona siguiendo un patrón único y predecible.

Otro concepto fundamental es el de entropía, con el cual se mide cuánta información puede contener un sistema. En los agujeros negros, esa información se asocia con su superficie externa, no con su interior. El comportamiento común de las partículas refuerza esta idea, al mostrar que las interacciones quedan registradas en ese “cascarón” incluso bajo condiciones extremas

Aunque se trata de una investigación teórica y sin aplicaciones inmediatas, sus implicaciones son profundas. Comprender cómo un sistema tan extremo responde de forma ordenada ayuda a establecer límites sobre la información, su conservación y su relación con la materia y la energía, preguntas centrales tanto en la física moderna como en un mundo cada vez más dependiente de los datos.