Gracias a su tendencia a absorber todo lo que los rodea, incluso la luz, los agujeros negros no divulgan pistas sobre sus orígenes o historias. Este hecho frustrante llevó a los científicos en la década de 1960 a declarar que los agujeros negros "no tienen pelo". Con esto, los investigadores querían decir que los agujeros negros tenían muy pocas características distintivas para separar uno de otro.
Ahora, nuevos cálculos sugieren que algunos agujeros negros pueden hacer crecer el cabello, pero no pueden mantenerlo por mucho tiempo. Según el nuevo trabajo, los agujeros negros que giran a casi (pero no del todo) la rotación máxima posible muestran algunas propiedades únicas. Pero estas propiedades no persisten mucho antes de que el agujero negro se vuelva "calvo" y se vuelva indistinguible de otros de su clase.
"Este es un hallazgo interesante, porque es un comportamiento transitorio", dijo el autor del estudio Lior Burko, físico de Theiss Research en California.
La metáfora para el pelo del agujero negro surgió de las matemáticas realizadas por los físicos Jacob Bekenstein y John Wheeler en los años sesenta y principios de los setenta. Los investigadores argumentaron que, según la teoría general de la relatividad de Einstein, los agujeros negros se pueden describir con solo tres parámetros observables: su masa, su momento angular y su carga eléctrica. Todo lo demás, toda otra información, queda atrapada dentro del tirón gravitacional del agujero negro y, por lo tanto, es imposible de observar. Dados dos agujeros negros que coincidían con los tres valores, sería funcionalmente imposible diferenciar uno del otro.
Desde entonces, los teóricos han estado buscando algo que pueda distinguir los agujeros negros entre sí. Si los científicos pudieran encontrar ese algo, podría abrir nuevas revelaciones sobre los orígenes de los agujeros negros particulares. Por ejemplo, si bien se cree que muchos agujeros negros son los restos de estrellas colapsadas, algunos pueden haberse formado justo después del Big Bang, uniéndose a partir de regiones anormalmente densas en el primer tejido universal. Uno de estos agujeros negros primordiales sería indistinguible de un agujero negro estelar si los dos tuvieran la misma masa, momento angular y carga eléctrica.
En 2018, un grupo de investigadores dirigido por el físico Dejan Gajic, de la Universidad de Cambridge, descubrió que los agujeros negros extremos, aquellos con la carga eléctrica máxima posible, tienen propiedades únicas que pueden diferenciar los objetos entre sí. Estas propiedades implicaron cambios medibles en el horizonte de eventos de un agujero negro (el punto en el que la fuerza gravitacional es tan fuerte que la luz no puede escapar) y su horizonte de Cauchy (el punto en el que la relación causal entre el pasado y el futuro se rompe debido a los efectos de flexión temporal de un campo gravitacional fuerte).
Burko y sus colegas se interesaron en si las propiedades únicas podrían mantenerse en los agujeros negros que son casi extremos, pero no del todo. Los investigadores hicieron los cálculos para dos tipos de agujeros negros. El primero es un agujero negro Reissner-Nordström casi extremo, un tipo de agujero negro que tiene casi la máxima carga eléctrica posible pero que no gira. El segundo, un agujero negro de Kerr casi extremo, es un tipo de agujero negro que gira a un giro casi máximo pero que no tiene carga eléctrica.
En estos dos agujeros negros casi extremos, los investigadores encontraron evidencia de "cabello", por un tiempo. Las propiedades únicas de los agujeros negros casi extremos son medibles cuando se forma un agujero negro simulado por primera vez, informaron los investigadores el 15 de noviembre en la revista Physical Review Research, pero disminuyen con el tiempo en una función cuadrática del tiempo. Eso significa que los valores se reducen rápidamente al principio, luego continúan reduciéndose más lentamente a medida que pasa el tiempo. (El equipo de investigación no calculó qué tan rápido ocurriría esto en tiempo real, lo que diferiría según la masa, el giro y la carga de un agujero negro dado).
"Por un corto tiempo, se comporta como si tuviera el pelo como lo haría un agujero negro que gira al máximo", dijo Burko a Live Science. "Pero después de un tiempo, comienza a perder este cabello y finalmente se vuelve calvo".
Si bien todos estos cálculos son actualmente teóricos, existe la esperanza de observaciones del mundo real que coincidan o contradigan los hallazgos. El experimento del Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO) ahora mide activamente las ondas gravitacionales, que son ondas en el espacio-tiempo creadas por objetos masivos como estrellas de neutrones y agujeros negros. LIGO utiliza dos observatorios terrestres para medir ondas gravitacionales. Y estas medidas podrían proporcionar una mirada a los agujeros negros peludos.
Un próximo proyecto, la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA), lanzará tres naves espaciales para detectar ondas gravitacionales desde el espacio. Ese proyecto está diseñado para detectar ondas gravitacionales de agujeros negros supermasivos. No se sabe cuánto tiempo tendrán que correr esos experimentos para atrapar un agujero negro casi extremo en acción, dijo Burko, pero si aparece uno, sus ondas gravitacionales podrían tener cabello.
