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Colisión entre agujeros negros permitió probar con precisión inédita una previsión formulada por Stephen Hawking hace más de cinco décadas, tras detectores registrar cambios en el espacio-tiempo y revelar un resultado que refuerza principios fundamentales de la física moderna.
Detectada a cerca de 1,3 mil millones de años luz de la Tierra, la colisión entre dos agujeros negros proporcionó la evidencia observacional más precisa jamás obtenida para una previsión presentada por Stephen Hawking en 1971.
Según mostró el análisis, el área del objeto formado después de la fusión superó la suma de las áreas de los cuerpos originales, exactamente como establece la llamada ley del área de los agujeros negros.
Bautizado como GW250114, la señal de ondas gravitacionales llegó a la Tierra el 14 de enero de 2025 y fue captada por los dos detectores del LIGO, ubicados en los estados estadounidenses de Washington y Luisiana.
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En ese momento, los equipos Virgo, instalados en Italia, y KAGRA, en Japón, estaban fuera de operación, aunque investigadores de las tres colaboraciones participaron posteriormente en el estudio de los datos registrados.
Publicados el 10 de septiembre de 2025 en la revista científica Physical Review Letters, los resultados reunieron científicos de las colaboraciones LIGO, Virgo y KAGRA en un análisis considerado el más riguroso jamás realizado sobre la previsión de Hawking.
Área del agujero negro aumentó después de la colisión
Antes de la fusión, los dos agujeros negros poseían, en conjunto, un área superficial estimada en aproximadamente 240 mil kilómetros cuadrados, valor calculado a partir de las características identificadas en la señal gravitacional.
Después del choque, el nuevo agujero negro alcanzó cerca de 400 mil kilómetros cuadrados, diferencia que confirmó el aumento previsto por la teoría y descartó la posibilidad de reducción del área total.
Según la ley formulada por Hawking, la superficie de los horizontes de eventos no puede disminuir en procesos clásicos, incluso cuando parte de la energía involucrada se libera en el espacio en forma de ondas gravitacionales.
Aunque la masa ejerce un papel central en este cálculo, la rotación también altera el tamaño del horizonte de eventos, ya que un giro más intenso puede reducir el área, mientras que la combinación de las masas tiende a ampliarla.
En el caso del GW250114, estas dos influencias actuaron simultáneamente, pero el valor final aún permaneció superior al inicial, resultado que sostuvo la teoría con un nivel de confianza de 99,999%.
Este índice superó con amplia margen el 95% alcanzado en una prueba anterior, divulgada en 2021, cuando señales más ruidosas limitaron la precisión del análisis realizado por los investigadores.
Señal más clara permitió probar la teoría de Hawking
Fundamental para el avance, la nitidez del GW250114 fue mucho mayor que la observada en los primeros años de la astronomía de ondas gravitacionales, permitiendo separar etapas distintas del fenómeno con precisión inédita.
A lo largo de una década, mejoras en los equipos redujeron ruidos instrumentales y ampliaron la sensibilidad del LIGO, que pasó a registrar deformaciones extremadamente pequeñas provocadas por el paso de estas ondas por el espacio-tiempo.
Actualmente, los detectores pueden identificar alteraciones menores que un décimo de milésimo del ancho de un protón, sensibilidad necesaria para distinguir la señal emitida antes de la fusión de la producida por el objeto recién formado.
Katerina Chatziioannou, profesora de Física del Instituto de Tecnología de California y una de las autoras del estudio, destacó que la claridad de la observación abrió espacio para probar principios fundamentales.
“Podemos escucharlo alto y claro, y eso nos permite probar las leyes fundamentales de la física”, declaró la investigadora al comentar la calidad de los datos reunidos por los instrumentos.
Durante la fase final, conocida como ringdown, el agujero negro resultante oscila y libera frecuencias que disminuyen gradualmente, en un comportamiento frecuentemente comparado al sonido producido por una campana después de ser golpeada.
En ese tramo de la señal, el equipo identificó dos modos distintos de ondas, información que permitió calcular con mayor seguridad la masa, la rotación y el área del objeto formado tras la colisión.
Considerada la etapa más delicada del análisis, esta medición exige instrumentos capaces de separar frecuencias cercanas y de corta duración, algo que no era posible con el mismo nivel de precisión en los primeros años del LIGO.
Predicción de Stephen Hawking fue propuesta en 1971
Décadas antes de la observación directa de las ondas gravitacionales, Stephen Hawking presentó, en 1971, la ley del área de los agujeros negros, basada en el comportamiento previsto para los horizontes de eventos en procesos físicos clásicos.
Solamente en septiembre de 2015 el LIGO logró registrar directamente este tipo de señal, tras años de desarrollo tecnológico enfocado en la identificación de pequeñas deformaciones producidas en el espacio-tiempo.
Al tomar conocimiento de aquella primera detección, Hawking buscó al físico Kip Thorne para saber si los datos obtenidos podrían ser usados en una prueba observacional de su predicción.
El científico británico murió en 2018, a los 76 años, sin acompañar la confirmación alcanzada posteriormente con el GW250114 y con la evolución de la capacidad de los detectores.
Uno de los fundadores del LIGO y ganador del Premio Nobel de Física de 2017, Thorne afirmó que el antiguo colega habría recibido el resultado con entusiasmo.
“Si Hawking estuviera vivo, se habría deleitado al ver el área de los agujeros negros fusionados aumentar”, dijo el físico al comentar el significado histórico del descubrimiento.
Además de la ley del área, el trabajo de Hawking también se conecta con las investigaciones desarrolladas con Jacob Bekenstein sobre la entropía de los agujeros negros, propiedad relacionada con el grado de desorden de un sistema físico.
A partir de esta relación, los investigadores mostraron que la entropía es proporcional al área del horizonte de eventos, conexión que colocó estos objetos en el centro de debates sobre las leyes fundamentales del Universo.
Por esta razón, los agujeros negros pasaron a ocupar un papel decisivo en estudios que intentan aproximar la relatividad general, aplicada a la gravedad en grandes escalas, y la mecánica cuántica, usada en la descripción de partículas microscópicas.
LIGO amplió capacidad de observar el Universo
Desde la primera detección directa de ondas gravitacionales, el LIGO recibió sucesivas actualizaciones, responsables de ampliar el alcance de los instrumentos y permitir la identificación de fuentes cada vez más distantes.
En septiembre de 2025, el observatorio informó que la red internacional había captado cerca de 300 fusiones de agujeros negros, considerando tanto eventos confirmados como ocurrencias que aún permanecían en análisis.
En ese período, una nueva fusión era registrada aproximadamente cada tres días, ritmo mucho superior al observado al inicio de las operaciones científicas del sistema internacional.
Este crecimiento no ocurrió solo porque más eventos pasaron a ser encontrados, sino también porque los detectores ganaron sensibilidad suficiente para captar señales antes cubiertas por el ruido o producidas a distancias mayores.
Chatziioannou resaltó que diez años de perfeccionamientos hicieron posible la medición del GW250114 y ampliaron la cantidad de información disponible sobre el comportamiento de los agujeros negros.
Con instrumentos más sensibles, los investigadores también pueden investigar propiedades fundamentales de estos objetos y probar cómo la gravedad se comporta en condiciones extremas, en las cuales los efectos físicos alcanzan intensidades raramente observadas.
Más de medio siglo después de la formulación de la teoría, la colisión registrada por el LIGO transformó una previsión matemática en una medición observacional de alta precisión, abriendo nuevas posibilidades para experimentos similares.
¿Qué otras ideas consideradas imposibles de probar podrán ser confirmadas cuando la próxima generación de detectores comience a observar el Universo?
