Agujeros negros sin singularidad: científicos replantean su estructura con modelos cuánticos alternativos

Desde los tiempos de Karl Schwarzschild y Albert Einstein, los agujeros negros se han descrito como regiones extremas del universo donde la gravedad es tan intensa que nada puede escapar. Pero en el centro de estos objetos, las ecuaciones de la relatividad general predicen una singularidad: un punto de densidad infinita donde las leyes físicas colapsan. Para muchos científicos, este concepto no es solo problemático, sino una señal de que algo falta en nuestra teoría.

Un nuevo artículo publicado en JCAP reabre este debate al presentar modelos de agujeros negros “no singulares”, que eliminan ese punto de ruptura teórica. El trabajo, resultado de un taller colaborativo del Instituto de Estudios Fundamentales del Universo (IFPU), reúne a expertos internacionales en relatividad, cosmología y física cuántica. Según Stefano Liberati, uno de los autores y director del IFPU, estos modelos representan una nueva era en la exploración de lo desconocido.

Los agujeros negros estándar poseen un horizonte de eventos y una singularidad. Sin embargo, los modelos emergentes proponen dos alternativas: los agujeros negros regulares, que conservan el horizonte pero eliminan la singularidad, y los imitadores, que imitan las propiedades externas de un agujero negro, pero no poseen ni horizonte ni singularidad. Estas ideas, aunque teóricas, podrían acercarnos a una futura descripción cuántica de la gravedad.

El artículo analiza cómo podrían formarse estos objetos alternativos, cómo podrían transformarse entre sí y qué observaciones futuras podrían distinguirlos de los agujeros negros clásicos. Por ejemplo, imágenes de alta resolución del Telescopio del Horizonte de Eventos (EHT) podrían revelar estructuras ópticas inesperadas, como anillos de fotones adicionales, mientras que las ondas gravitacionales podrían mostrar desviaciones sutiles en la geometría del espacio-tiempo.

Desde 2015, las detecciones de fusiones de agujeros negros y las imágenes de M87* y Sagitario A* han confirmado la existencia de estos objetos, pero solo en su superficie visible. Ninguna de esas observaciones ha permitido comprobar si una singularidad realmente existe en su centro. Para Liberati, eso es inaceptable desde el punto de vista científico: “No podemos aceptar regiones del universo donde la física deja de funcionar”.

Uno de los aportes más valiosos del estudio es su enfoque colectivo. En lugar de presentar una sola teoría, recoge las perspectivas diversas de investigadores reunidos en un taller de alto nivel. Algunas ideas divergentes evolucionaron durante las discusiones, y el artículo refleja ese consenso dinámico. Esto da al texto un carácter híbrido entre informe técnico y mapa conceptual para futuras investigaciones.

Aunque todavía no disponemos de datos empíricos que confirmen la existencia de agujeros negros no singulares, la dirección es clara: el avance de la instrumentación y las simulaciones computacionales permitirán, en los próximos años, probar las predicciones de estos modelos. Se espera que la teoría oriente a las futuras observaciones, tal como sucedió con las ondas gravitacionales hace una década.

En última instancia, la eliminación de la singularidad no es solo una cuestión matemática. Podría ser la clave para una teoría cuántica de la gravedad, capaz de unir la relatividad general con la mecánica cuántica. Para Liberati y sus colegas, esta búsqueda es tan desafiante como inspiradora: “Estamos cruzando el umbral hacia un territorio científico aún inexplorado, pero cada vez más accesible”.

Referencias: SISSA – Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati