El año pasado, los astrónomos quedaron fascinados por un asteroide desbocado que pasaba a través de nuestro Sistema Solar desde algún lugar mucho más allá. Se movía a unos 68 kilómetros por segundo, poco más del doble de la velocidad de la Tierra alrededor del Sol.
Imagínese si hubiera sido algo mucho más grande y más rápido: un agujero negro que viaja a más de 3.000 kilómetros por segundo. No lo veríamos venir hasta que sus intensas fuerzas gravitacionales comenzaran a golpear las órbitas de los planetas exteriores.
Esto puede sonar un poco ridículo, pero el año pasado se han reunido varias líneas de evidencia para demostrar que un visitante así no es imposible. Los astrónomos han visto signos claros de agujeros negros supermasivos desbocados atravesando otras galaxias, y han descubierto evidencia de que probablemente también haya por ahí agujeros más pequeños e indetectables.
Agujeros negros desbocados: la teoría
La historia comienza en la década de 1960, cuando el matemático neozelandés Roy Kerr encontró una solución a las ecuaciones de la relatividad general de Einstein que describían los agujeros negros giratorios. Esto condujo a dos descubrimientos cruciales sobre los agujeros negros.
En primer lugar, el “teorema de la ausencia de pelo”, que nos dice que los agujeros negros sólo se pueden distinguir por tres propiedades: su masa, su giro y su carga eléctrica.
Para el segundo, debemos pensar en la famosa fórmula de Einstein E = mc², que dice que la energía tiene masa. En el caso de un agujero negro, la solución de Kerr nos dice que hasta el 29% de la masa de un agujero negro puede estar en forma de energía rotacional.
El físico inglés Roger Penrose dedujo hace 50 años que esta energía rotacional de los agujeros negros puede liberarse. Un agujero negro que gira es como una batería capaz de liberar grandes cantidades de energía de giro.
Un agujero negro puede contener unas 100 veces más energía extraíble que una estrella de la misma masa. Si un par de agujeros negros se fusionan en uno, gran parte de esa enorme energía puede liberarse en unos pocos segundos.
Fueron necesarias dos décadas de minuciosos cálculos en supercomputadoras para comprender qué sucede cuando dos agujeros negros en rotación chocan y se fusionan, creando ondas gravitacionales.
Dependiendo de cómo giran los agujeros negros, la energía de las ondas gravitacionales puede liberarse con mucha más fuerza en una dirección que en otras, lo que hace que los agujeros negros se disparen como un cohete en la dirección opuesta.
Si los giros de los dos agujeros negros en colisión se alinean de la manera correcta, el agujero negro final puede ser propulsado por un cohete a velocidades de miles de kilómetros por segundo.
Aprendiendo de los agujeros negros reales
Todo eso era teoría, hasta que los observatorios de ondas gravitacionales LIGO y Virgo comenzaron a detectar los gritos y chirridos de ondas gravitacionales emitidos por pares de agujeros negros en colisión en 2015.
Uno de los descubrimientos más interesantes fue el de los “ringdowns” de los agujeros negros: un zumbido parecido a un diapasón de agujeros negros recién formados que nos informa sobre su giro. Cuanto más rápido giran, más tiempo suenan.
Observaciones cada vez mejores de agujeros negros coalescentes revelaron que algunos pares de agujeros negros tenían ejes de giro orientados aleatoriamente y que muchos de ellos tenían una energía de giro muy grande.
Todo esto sugería que los agujeros negros desbocados eran una posibilidad real. Moviéndose al 1% de la velocidad de la luz, sus trayectorias a través del espacio no seguirían las órbitas curvas de las estrellas en las galaxias, sino que serían casi rectas.
Agujeros negros fugitivos detectados en la naturaleza
Esto nos lleva al paso final de nuestra secuencia: el descubrimiento real de agujeros negros desbocados.
Es difícil buscar agujeros negros descontrolados relativamente pequeños. Pero un agujero negro desbocado de un millón o mil millones de masas solares creará enormes perturbaciones en las estrellas y el gas que lo rodea a medida que viaja a través de una galaxia.
Se predice que dejarán estelas de estrellas a su paso, formándose a partir de gas interestelar de la misma manera que se forman estelas de nubes tras un avión a reacción. Las estrellas se forman a partir del colapso del gas y el polvo atraídos por el agujero negro que pasa. Es un proceso que duraría decenas de millones de años mientras el agujero negro desbocado cruza una galaxia.
En 2025, varios artículos mostraron imágenes de franjas de estrellas sorprendentemente rectas dentro de galaxias, como la imagen a continuación. Éstas parecen ser pruebas convincentes de la existencia de agujeros negros desbocados.
Un artículo, dirigido por el astrónomo de Yale Pieter van Dokkum, describe una galaxia muy distante fotografiada por el telescopio James Webb con una estela sorprendentemente brillante de 200.000 años luz de largo. La estela mostró los efectos de presión esperados por la compresión gravitacional del gas a medida que pasa un agujero negro: en este caso, sugiere un agujero negro con una masa 10 millones de veces la del Sol, que viaja a casi 1.000 km/s.
Otro describe una estela larga y recta que atraviesa una galaxia llamada NGC3627. Este probablemente sea causado por un agujero negro de aproximadamente 2 millones de veces la masa del Sol, que viaja a 300 km/s. Su estela tiene una longitud de unos 25.000 años luz.
Si estos fugitivos extremadamente masivos existen, también deberían existir sus primos más pequeños, porque las observaciones de ondas gravitacionales sugieren que algunos de ellos se unen con los giros opuestos necesarios para crear potentes patadas. Las velocidades son lo suficientemente rápidas como para que puedan viajar entre galaxias.
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Por lo tanto, los agujeros negros desbocados que atraviesan y entre galaxias son un nuevo ingrediente de nuestro extraordinario Universo. No es imposible que aparezca uno en nuestro Sistema Solar, con resultados potencialmente catastróficos.
No deberíamos perder el sueño por este descubrimiento. Las probabilidades son minúsculas. Es simplemente otra forma en que la historia de nuestro Universo se ha vuelto un poco más rica y emocionante que antes.
David Blair, profesor emérito, Centro de excelencia ARC para el descubrimiento de ondas gravitacionales, OzGrav, Universidad de Australia Occidental
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.