Científicos comprueban con ondas gravitatorias un famoso teorema de Stephen Hawking 
La detección de la fusión de dos agujeros negros fue realizada este 2025 gracias al Observatorio LIGO que se encuentra en Estados Unidos.
- Redacción AN / MDS
Por Julio García G. / Periodista de Ciencia
En una entrevista concedida en 2023 al periódico El Sol de México, la astrónoma y divulgadora de la ciencia, la doctora Julieta Fierro –quien desafortunadamente falleció el pasado 19 de septiembre a los 77 años en la Ciudad de México– mencionó que “ahora que hay ondas gravitatorias vemos el universo distinto”.
Y es verdad, gracias a la presencia de éstas, las cuales suelen ser muy intensas cuando dos agujeros negros colisionan, los científicos pueden comprender mejor fenómenos que anteriormente estaban vedados.
Por ejemplo, hace un par de semanas se anunció que un famoso teorema postulado en los años setenta por el físico británico Stephen Hawking, el teorema del área de Hawking, pudo confirmarse gracias a la detección de la fusión de dos agujeros negros –de unas 30 veces la masa del Sol– que se encuentran a unos 1,300 millones de años luz de distancia.
El postulado de Hawking en torno a lo que sucede cuando dos agujeros negros se fusionan dice que, luego de que ocurre esta fusión, el horizonte de eventos resultante no puede tener un área menor a la suma de los dos agujeros negros originarios.
Es decir, el agujero negro que surge producto de la fusión de los otros dos no solamente es más grande, sino que su horizonte de eventos (una frontera invisible que marca el punto de no retorno para la luz y para toda la materia que cae en él) se hace también más grande.
La astrónoma y divulgadora de la ciencia Julieta Fierro. Foto: Archivo Cuartoscuro.
Ahora bien, si como se acaba de confirmar recientemente de forma experimental, el área del horizonte de eventos es más grande, producto de esta fusión, entonces el grado de entropía en el horizonte de eventos de un agujero negro también aumentaría.
En física, la entropía mide el número de formas en que puede organizarse un sistema, aunque coloquialmente se habla de ella como una medida del desorden.
La entropía sigue los principios de la segunda ley de la termodinámica en donde las cosas no suceden al revés y los procesos son irreversibles.
Por ejemplo, si un vaso de cristal lleno de agua está sobre una mesa y repentinamente cae al suelo, el agua no solamente perderá la estructura que tenía cuando estaba en el vaso, sino que el cristal del que está hecho también se despedazará y será imposible que todo pueda volver nuevamente a su estado original.
En otras palabras, es imposible recomponer el estado previo tanto del vaso como del agua (antes de que se cayese de la mesa). Y esto tiene que ver también con el paso del tiempo porque éste transcurre en una sola dirección; nunca volvemos a observar o a experimentar situaciones o cosas que ya ocurrieron.
Un vaso cayendo. Imagen generada por IA/Google Gemini.
Así, desde el punto de vista físico, el sistema formado por el vaso y por el agua pasa de un estado de baja entropía (agua contenida y vaso íntegro) a uno de alta entropía (agua dispersa y vidrio fragmentado).
La entropía, y también la segunda ley de la termodinámica, estarían estrechamente relacionadas con el teorema de Hawking por el hecho de que el agujero negro resultante de la fusión de dos agujeros negros tiende a crecer y, aparentemente, tampoco puede volver a su estado inicial.
Por otro lado, la fusión de dos agujeros negros genera un fenómeno realmente sorprendente: la deformación del espacio-tiempo, la estructura misma del universo, produciendo pequeñas fluctuaciones.
Estas fluctuaciones no son otra cosa que las ondas gravitatorias, las cuales atraviesan el Universo a la velocidad de la luz, a unos 300,000 kilómetros por segundo, y son éstas las que les permiten a los científicos conocer con mayor profundidad fenómenos que antes era impensable estudiar como la formación y fusión de agujeros negros.
Imagen generada por IA/Google Gemini.
¿Cómo se detectan estas ondas?
Para lograr detectar ondas gravitatorias, los científicos utilizan aparatos muy complejos.
Uno de ellos, el más sofisticado, se encuentra en Estados Unidos. Se llama LIGO y consiste en dos brazos situados perpendicularmente que miden cuatro kilómetros cada uno. Dentro de estos brazos, que se encuentran al vacío, viajan haces de luz láser.
Cuando una onda (la distorsión del espacio-tiempo es 10,000 veces menor que el tamaño de un núcleo atómico) pasa por alguno de los brazos, la luz láser que hay adentro se perturba. Esta perturbación es luego medida por espejos suspendidos al final de cada uno de los dos brazos.
Desafortunadamente estos detectores son extremadamente sensibles a las vibraciones terrestres y, para paliarlo, poseen sistemas de aislamiento sísmico.
Si un camión pasara a un kilómetro de distancia de los detectores, la vibración producida por el primero –aunque los científicos que se encontrasen allí no lo notarían– sería tan intensa que alteraría las mediciones.
Para enfrentar el problema de las vibraciones, y para mejorar su detección, se tiene planeado poner en el espacio un observatorio de ondas gravitacionales.
Un camión produciendo vibraciones en el pavimiento. Imagen generada por IA/Google Gemini.
El proyecto se llama LISA y está financiado por la NASA y la Unión Europea a través de la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés). Aunque todavía no hay fecha para que comience a funcionar, se espera que lo haga a mediados de 2030.
Cuando se alcance una mayor precisión en la detección de ondas gravitatorias se podrá comprender aún mejor cómo se forman los agujeros negros y, sobre todo, cuál es el mecanismo para que éstos logren fusionarse. Además, servirá para tener una idea más clara de la estructura del Universo mismo, de su origen y evolución.
Estos nuevos “lentes” que nos proporcionan las ondas gravitatorias para develar los misterios del Universo son el complemento ideal para la manera clásica que actualmente tenemos para entenderlo: a través de las ondas electromagnéticas que nos llegan de las estrellas en forma de luz.
Esta nueva mirada del Cosmos, a través de ondas gravitatorias, queda resumida perfectamente a través de las palabras de la gran Julieta Fierro (a la que desafortunadamente no conocí personalmente, pero que pude entrevistar para un programa radiofónico en el que yo colaboraba en la ciudad de Puebla allá por el año 2000), quien mencionó casi poéticamente en una entrevista de 2023: “es como si alguien nos diera un nuevo sentido para poder descubrir al ser amado, más allá de verlo, sentirlo, probarlo y escucharlo”.
