Un grupo internacional de físicos abrió una nueva línea de investigación sobre uno de los objetos más extremos del universo: los agujeros negros. En un estudio reciente, los científicos analizaron si uno de estos cuerpos podría separarse en dos más pequeños, un proceso que hasta ahora se consideraba prácticamente incompatible con las leyes físicas conocidas.
La investigación, titulada When Black Holes Admit Pair-of-Pants Topologies, fue publicada en la revista científica Physical Review D el 22 de octubre de 2026. En ella participaron especialistas vinculados con la Universidad de Nápoles Federico II, la Universidad del Sur de Dinamarca y centros de investigación franceses.
La entropía, uno de los principales obstáculos
A diferencia de la fragmentación estudiada en otros objetos astronómicos, la división de un agujero negro presenta importantes dificultades teóricas. Una de ellas está relacionada con la entropía, una propiedad física que permite describir los posibles estados microscópicos de un sistema.
En los agujeros negros que no giran, la entropía está vinculada con el área de su horizonte de sucesos, la frontera que delimita la región de la que ni siquiera la luz puede escapar. Si uno de estos objetos se dividiera en dos más pequeños, la entropía total disminuiría, lo que hace que el proceso resulte desfavorable según las leyes de la termodinámica.
Sin embargo, el panorama puede cambiar cuando se estudian agujeros negros con una rotación extremadamente rápida. Los cálculos de los investigadores indican que, en determinadas circunstancias, esta característica podría permitir configuraciones compatibles con una posible fragmentación.
Aun así, existe otra dificultad: los dos objetos resultantes tendrían que contar con las condiciones necesarias para alejarse entre sí, en lugar de volver a unirse. Al considerar este requisito, las posibilidades se reducen considerablemente y quedan limitadas, dentro de los escenarios analizados, a casos muy específicos.
Una forma similar a unos pantalones
El estudio utiliza el concepto de «topología de par de pantalones» para representar cómo podría cambiar la geometría del horizonte de sucesos durante una hipotética división.
La imagen es una analogía matemática: al observar el proceso a lo largo del tiempo, una estructura inicial se bifurcaría en dos partes, de manera semejante a la cintura y las dos piernas de un pantalón. Cada una de esas partes correspondería al horizonte de un agujero negro independiente.
Esta representación no significa que los agujeros negros tengan una forma material similar a una prenda. Se trata de una manera de describir la evolución de su geometría en el espacio-tiempo.
Otras teorías podrían ampliar las posibilidades
Los científicos también examinaron escenarios que van más allá de la relatividad general de Albert Einstein, incluidas teorías con dimensiones espaciales adicionales.
En estos modelos existen objetos conocidos como cuerdas negras, que pueden desarrollar inestabilidades y fragmentarse bajo determinadas condiciones. En algunos casos, la división podría favorecer un aumento de la entropía, especialmente cuando uno de los fragmentos es mucho menor que el otro.
No obstante, que una configuración sea compatible con la termodinámica no demuestra que el proceso vaya a producirse en la naturaleza. Todavía es necesario comprender qué mecanismos físicos podrían desencadenarlo y si las condiciones requeridas pueden darse realmente.
¿Cómo podría investigarse este fenómeno?
Los agujeros negros primordiales, hipotéticos objetos que podrían haberse formado durante las primeras etapas del universo, son uno de los posibles focos de futuras investigaciones. Los autores consideran que los ejemplares de menor tamaño podrían ofrecer escenarios relevantes para estudiar la fragmentación.
Una posibilidad sería buscar señales indirectas relacionadas con fragmentos diminutos y su posterior evaporación mediante radiación de Hawking. Instrumentos como el telescopio espacial de rayos gamma Fermi-LAT podrían ayudar a investigar algunas de estas señales, aunque no existe una detección confirmada que demuestre que un agujero negro se haya dividido.
Francesco Sannino, uno de los coautores del trabajo, explicó que todavía no es posible establecer una probabilidad concreta para este fenómeno, ya que dependería, entre otros factores, de cómo se comporte la gravedad en modelos que amplían las teorías actuales.
Por ahora, la investigación no confirma que los agujeros negros puedan dividirse en condiciones ordinarias. Su principal aportación consiste en identificar los escenarios en los que esa posibilidad no queda completamente descartada y establecer nuevas preguntas para futuras investigaciones sobre la gravedad y la evolución del universo.
