Dos agujeros negros pueden fusionarse. Pero ¿sería posible lo contrario: podría un solo agujero negro separarse en dos?
Los astrónomos ya han detectado colisiones entre agujeros negros gracias a las ondas gravitacionales que producen. Después de su encuentro, los dos objetos pasan a formar uno solo. Un equipo de físicos se preguntó si las leyes de la física permitían el escenario opuesto.
Simulación numérica de dos agujeros negros en proceso de fusión. Las franjas rojas representan ondas gravitacionales que se propagan después de su acercamiento.
Crédito: NASA/Ames Research Center/Christopher E. Henze, dominio público.
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Antes de responder, hay que recordar que un agujero negro no es una bola sólida que se pueda cortar con una herramienta. Es una región del espacio donde la gravedad es tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar una vez que ha cruzado su frontera. Esta frontera recibe el nombre de horizonte de sucesos.
En la descripción habitual de la gravedad propuesta por Einstein, un agujero negro que no gira no puede dividirse. Una separación así reduciría una magnitud física relacionada con la superficie total de sus horizontes. Sin embargo, las leyes utilizadas para describir estos agujeros negros prohíben esa disminución.
Los investigadores examinaron entonces agujeros negros en rotación. Esta vez, algunos cálculos parecen hacer que la separación sea menos imposible. Pero queda un obstáculo: las dos partes deberían poder alejarse una de la otra, en lugar de volver a atraerse y reunirse de inmediato.
Al tener en cuenta esta condición, desaparecen casi todas las posibilidades. Solo queda una pequeña posibilidad para agujeros negros que giren extremadamente rápido, casi en el límite permitido por las ecuaciones. Incluso en ese caso, los investigadores no han demostrado que una separación pueda producirse realmente.
El equipo también estudió hipótesis más inusuales, en las que el espacio tendría dimensiones adicionales o la gravedad seguiría reglas diferentes de las de Einstein. Algunos de estos modelos permiten escenarios de fragmentación. Pero requieren muchas hipótesis.
Ningún astrónomo ha visto jamás un agujero negro dividirse, y por el momento no se ha establecido en nuestro universo ningún mecanismo capaz de provocar el acontecimiento. Este estudio sirve más bien para comprender dónde las leyes conocidas prohíben la separación y dónde podrían dejar una excepción. Los investigadores se interesan especialmente por las implicaciones que esto tendría para agujeros negros muy pequeños formados en los inicios del universo.
Dato curioso: el título del estudio hace referencia a un pantalón. Si se dibujara en el tiempo la evolución de un agujero negro que se separa, su frontera formaría una especie de tubo que se divide en dos, como las piernas de un pantalón.