Los agujeros negros supermasivos que el JWST ha estado descubriendo en galaxias jóvenes no tendrían que haber crecido tanto simplemente absorbiendo gas al límite de Eddington. En cambio, su tamaño aparentemente inexplicable podría deberse a la propia expansión del universo
Representación artística del entorno de un agujero negro supermasivo. Crédito: ESO / M. Kornmesser
Andy Tomaswick*
universetoday.co/8 de septiembre de 2026
Sabemos que el universo se expande constantemente. También sabemos que los objetos ligados gravitacionalmente, como los sistemas solares y los agujeros negros, parecen ser inmunes a esa expansión. Sin embargo, un nuevo artículo, disponible en versión preliminar en arXiv, de los físicos teóricos Valerio Faraoni y Massimiliano Rinaldi, cuestiona esta suposición. Sugieren que los agujeros negros no pueden simplemente ignorar la expansión del universo que los rodea, sino que deben expandirse junto con él.
Como suele ocurrir con muchos avances teóricos reveladores, este surge en un momento de evidencia observacional contradictoria. Thomas Kuhn estaría orgulloso. En los últimos años, el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y otros nuevos observatorios han estado observando los albores del universo. Y han descubierto agujeros negros supermasivos allí.
En concreto, los encontraron dentro de galaxias "infantiles" que nunca deberían haber podido albergarlos. Aparentemente se formaron apenas unos cientos de millones de años después del Big Bang. Sin embargo, según los libros de texto de astrofísica, no deberían existir tan pronto. Existe un límite físico de velocidad a la que el gas puede caer en un agujero negro, conocido como el límite de Eddington, que, al menos en teoría, limita el tamaño que deberían haber alcanzado para cuando el JWST los observó. En otras palabras, el universo primitivo no era lo suficientemente antiguo como para que estos agujeros negros supermasivos alcanzaran ese tamaño.
Fraser habla de cómo los agujeros negros pueden "brillar"
Para comprender una solución alternativa, primero debemos analizar cómo los físicos modelan los agujeros negros. Generalmente, utilizan la solución de Schwarzschild, formulada hace más de un siglo. Para simplificar los cálculos, esta solución considera el agujero negro como un objeto aislado e inmóvil, rodeado por un vacío infinito e inmutable. Sin embargo, si hay algo que los astrofísicos saben ahora sobre nuestro universo, es que no está vacío y, desde luego, no es estático.
En trabajos anteriores, Faraoni y Rinaldi demostraron que intentar modificar esa condición estática a un fondo en expansión realista, similar al comportamiento real del universo, resulta en una "singularidad desnuda" físicamente imposible. Las matemáticas simplemente no cuadran. Para resolver este dilema, en su lugar, rastrearon el horizonte aparente del agujero negro: el límite donde la gravedad se vuelve tan intensa que la luz no puede escapar. Y luego se plantearon una pregunta sencilla: ¿se expande ese límite más lentamente, más rápido o al mismo ritmo que el universo?
Puede parecer una pregunta bastante extrema, pero para eso están los físicos teóricos. Así que crearon una serie de modelos matemáticos que exploraban el destino de un agujero negro formado en el universo primitivo. El único resultado matemáticamente y físicamente viable se daba cuando el agujero negro llegaba a moverse al mismo ritmo que el cosmos; es decir, se expandía exactamente a la misma velocidad que el universo.
Fraser habla sobre cómo se vería un agujero negro
Aunque esa respuesta parezca bastante sencilla, tiene importantes implicaciones para nuestra comprensión del cosmos, y especialmente de su historia. Una conclusión lógica es que los agujeros negros supermasivos que el JWST ha estado descubriendo en galaxias jóvenes no tendrían que haber crecido tanto simplemente absorbiendo gas al límite de Eddington. En cambio, su tamaño aparentemente inexplicable podría deberse a la propia expansión del universo.
Otro misterio que aborda esta teoría es un hallazgo de los detectores de ondas gravitacionales modernos. Observatorios como LIGO y Virgo han detectado colisiones entre agujeros negros cuyas masas se encuentran dentro de un "límite superior de masa", es decir, agujeros negros de tamaños donde la evolución estelar indica que las estrellas no pueden crearlos. Si, con el tiempo, los agujeros negros continuaron expandiéndose con la expansión del universo, esto podría explicar la existencia de estos agujeros negros aparentemente fuera de lugar.
Para que quede claro, esto no significa que la expansión del universo vaya a tener algún impacto en nuestra vida cotidiana. Las fuerzas electromagnéticas y gravitacionales mantienen unido nuestro mundo y nuestra biología, con fuerzas que van mucho más allá de lo que la expansión del universo puede ofrecer. Pero en el caso de los agujeros negros, parece que ni siquiera su gravedad extrema ofrece una protección completa contra esas fuerzas. Y aunque, por ahora, esta teoría sigue siendo solo eso, es lo suficientemente comprobable como para que pronto algunos de los fascinantes resultados que se obtengan del JWST y otros observatorios proporcionen pruebas suficientes para demostrarla.
Más información:
V. Faraoni y M. Rinaldi - Los agujeros negros se convierten en objetos que se mueven con el universo.
UT - Otro hito para el JWST: detecta tres agujeros negros supermasivos en la misma galaxia.Preguntas y respuestas+▶Nuestro último vídeo: gratis en Patreon.¿Los meteoritos representan un gran problema para la Luna?Edición extendida: sin anuncios y con contenido adicional. Disponible gratis, sin necesidad de cuenta.▶ Míralo gratis
Andy Tomaswick
______________
Andy se ha interesado por la exploración espacial desde que leyó * Un punto azul pálido* en la escuela secundaria. Ingeniero de formación, le gusta centrarse en los desafíos prácticos de la exploración espacial, ya sea eliminar los percloratos en Marte o fabricar espejos ultralisos para obtener datos cada vez más nítidos. Cuando no está escribiendo ni diseñando, se le puede encontrar entreteniendo a sus cuatro hijos, seis gatos y dos perros, o corriendo en círculos y lanzando discos de plástico para mantenerse en forma.
___________
Fuente:
