Cómo la sombra de un agujero negro revela correcciones ocultas exprés

Original: "Photon Spheres and shadow of modified black-hole entropies"
arXiv:2605.01303 · 2026-05-02 · CC BY 4.0 · 2 min
La sombra del agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea ayuda a comprobar si la fórmula del área del horizonte es correcta.

Un agujero negro es como una caja fuerte perfecta: todo lo que cae dentro desaparece sin dejar rastro. Pero en la década de 1970, Jacob Bekenstein y Stephen Hawking descubrieron que el horizonte tiene una "etiqueta" indestructible: la entropía (una medida de la información oculta sobre la materia absorbida). Resultó ser proporcional al área del horizonte, no al volumen, como en los cuerpos ordinarios. Esta regla, la ley de Bekenstein-Hawking, se convirtió en una piedra angular de la física de los agujeros negros.

Sin embargo, en condiciones extremas, cuando los efectos cuánticos se vuelven importantes, la simple fórmula del área puede fallar. Aparecen correcciones: adiciones logarítmicas o de potencia a la entropía. Los autores del nuevo trabajo se preguntaron: ¿se pueden detectar estas correcciones desde fuera, sin mirar debajo del horizonte? Demostraron que la entropía modificada arrastra consigo la métrica, la descripción matemática de la curvatura del espacio-tiempo alrededor del agujero. Y la métrica, a su vez, afecta cómo la luz se curva alrededor del agujero y qué sombra vemos.

La sombra de un agujero negro no es el agujero en sí, sino una silueta oscura contra el brillante anillo de fotones atrapados en una órbita circular. El radio de este anillo es casi tres veces mayor que el del horizonte.

Los investigadores calcularon el radio de la esfera de fotones y el tamaño de la sombra para la métrica con correcciones y los compararon con la imagen real del centro de nuestra galaxia, el objeto Sagitario A*, obtenida por el Telescopio del Horizonte de Sucesos. Resultó que incluso pequeñas adiciones a la entropía desplazan la sombra en una magnitud comparable a la precisión de las mediciones. Esto permitió imponer restricciones a los parámetros de las correcciones: desviaciones demasiado grandes de la ley del área simplemente son incompatibles con lo que vemos.

Así, la sombra de un agujero negro, congelada en una fotografía, se convierte en una ventana al mundo de la gravedad cuántica. Como si por un rasguño apenas perceptible en la caja fuerte, dedujéramos que la cerradura es más compleja de lo que parecía.

La entropía de un agujero negro con la masa del Sol es aproximadamente $10^{77}$ veces mayor que la del propio Sol. Si nuestra estrella colapsara en un agujero, su "capacidad de información" crecería enormemente, como si una biblioteca del tamaño de un planeta se convirtiera en un punto.

En la novela "Luz de estrellas lejanas" de Greg Bear, las civilizaciones utilizan las sombras de los agujeros negros como lentes gravitacionales gigantes para la comunicación intergaláctica, pero no se dan cuenta de que la forma de la sombra revela correcciones fundamentales a las leyes de la termodinámica.

S_{\text{BH}} = \frac{k_B c^3 A}{4 G \hbar}
Entropía del agujero negro según Bekenstein-Hawking: S es la entropía, k_B es la constante de Boltzmann, c es la velocidad de la luz, A es el área del horizonte, G es la constante gravitacional y ħ es la constante de Planck reducida.
Científicos
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Conceptos
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