¿Son realmente "calvos" los agujeros negros? Físicos proponen una forma de comprobarlo.

Físicos de la Universidad de Nagoya propusieron una nueva forma de comprobar una de las ideas más conocidas sobre los agujeros negros: si realmente no tienen ningún «pelo», es decir, propiedades adicionales aparte de la masa y la rotación. El método busca tales indicios en la señal gravitacional de decaimiento tras la fusión de agujeros negros y potencialmente permite distinguir un agujero negro habitual de un objeto rodeado por materia inusual o regido por una física distinta.

Según la teoría general de la relatividad, un agujero negro astrofísico aislado, una vez relajado, debe describirse prácticamente solo por la masa y el momento angular. La carga eléctrica también forma parte de la descripción clásica, pero en agujeros negros astrofísicos reales una carga significativa se neutraliza rápidamente. Esta idea se conoce como el teorema de ausencia de pelo.

Comprobar el teorema es posible tras la colisión de dos agujeros negros. El objeto formado oscila durante un tiempo y emite ondas gravitacionales, cuya amplitud disminuye gradualmente. Esa etapa se denomina fase de decaimiento y la señal recuerda al sonido amortiguado de una campana.

Para un agujero negro giratorio habitual, las frecuencias de esas oscilaciones y su tasa de decaimiento están determinadas por la masa y la rotación. Materia adicional cerca del horizonte u desviaciones de la teoría general de la relatividad pueden modificar ligeramente ese espectro. El problema hasta ahora era que distintos tipos hipotéticos de «pelo» afectan la señal de maneras diferentes, por lo que cada modelo debía analizarse por separado.

Los autores del trabajo presentaron un método más general para calcular tales cambios. En el modelo matemático, los «pelos» adicionales se representan como una pequeña adición de materia anisótropa a los agujeros negros estándar de Schwarzschild y Kerr. Los investigadores vincularon las características del movimiento de la luz alrededor del agujero negro con sus modos cuasinormales, es decir, las frecuencias características del decaimiento gravitacional.

Los cálculos mostraron una particularidad importante: la materia adicional cambia la frecuencia de oscilación y la tasa de decaimiento de forma no idéntica. La relación entre ambos cambios depende de la cantidad de materia y de la distribución de la presión alrededor del agujero negro. Según los autores, el patrón de ese desplazamiento puede no solo señalar la presencia de «pelo», sino también aportar información sobre las propiedades de la materia que lo origina.

Para agujeros negros en rotación surge otro efecto distinguible. La luz que se mueve en la dirección de la rotación y la que se mueve en sentido opuesto se comportan de manera diferente. Los cálculos indican que las estructuras adicionales modifican de forma análoga, pero asimétrica, las frecuencias y los tiempos de decaimiento de los modos correspondientes. El cuadro concreto depende del tipo supuesto de materia.

El enfoque se verificó en tres modelos teóricos conocidos y se obtuvieron fórmulas universales que permiten calcular desviaciones respecto al espectro de los agujeros negros de Schwarzschild y Kerr. La versión detallada del estudio apareció por primera vez en marzo de 2026 y a finales de julio sufrió varias actualizaciones.

Por ahora se trata solo de una herramienta teórica. Los investigadores no han encontrado «pelo» en un agujero negro real ni han detectado una violación de la teoría general de la relatividad. Al contrario, las observaciones modernas más precisas hasta la fecha concuerdan con el modelo estándar.

Un buen ejemplo fue la señal GW250114, registrada por los detectores LIGO el 14 de enero de 2025. La señal resultó ser el evento de ondas gravitacionales de este tipo más intenso hasta el momento del análisis y permitió distinguir varios componentes posteriores a la fusión. Sus frecuencias y tiempos de decaimiento coincidieron con las predicciones para un agujero negro giratorio de Kerr dentro de la precisión de las mediciones.

El nuevo método está pensado sobre todo para observaciones futuras, cuando los detectores puedan medir la fase de decaimiento con mucha mayor precisión. Si las frecuencias y los tiempos de decaimiento llegaran a divergir sistemáticamente de los cálculos para un agujero negro habitual, las fórmulas propuestas ayudarían a determinar si la discrepancia está relacionada con materia circundante, con una estructura adicional cerca del horizonte o con una posible desviación de la teoría general de la relatividad.