El nombre de Stephen Hawking está inevitablemente ligado a los misterios más profundos del cosmos. Hace medio siglo, el físico británico planteó una idea que sacudió las bases de la astrofísica: que los agujeros negros no eran pozos oscuros y silenciosos, sino que podían emitir una forma de radiación cuántica. Aquella hipótesis, tan revolucionaria como indemostrable hasta la fecha, ha sido durante décadas una fascinante promesa científica. Hoy, una nueva investigación recupera esa propuesta y la convierte en algo aún más ambicioso: no solo podría ser cierta, sino que habría jugado un papel clave en moldear el universo tal como lo conocemos.
Un estudio reciente publicado en Journal of Cosmology and Astroparticle Physics ha planteado que la radiación de Hawking emitida por agujeros negros primordiales —formados instantes después del Big Bang— pudo modificar la estructura del universo en sus primeras etapas. Lo que antes era solo un fenómeno teórico asociado a objetos exóticos del presente, ahora se convierte en una herramienta potencial para descifrar el pasado más remoto del cosmos. Los investigadores no solo analizan cómo esta radiación pudo influir en la distribución de materia, sino que también plantean la posibilidad de detectarla hoy como "reliquias de Hawking", partículas que aún estarían flotando por el espacio.
Agujeros negros diminutos en un universo recién nacido
Cuando hablamos de agujeros negros solemos pensar en gigantes que habitan el centro de las galaxias. Pero en el universo primitivo, todo era diferente. Según diversos modelos cosmológicos, en los primeros segundos tras el Big Bang pudieron formarse agujeros negros extremadamente pequeños, llamados agujeros negros primordiales. A diferencia de los actuales, estos tendrían masas muy bajas —del orden de cientos o miles de toneladas— y, por tanto, una vida extremadamente corta.
Lo que hace especial a estos objetos es que, por ser tan pequeños, su radiación de Hawking sería mucho más intensa. Incluso una pequeña abundancia inicial de agujeros negros primordiales podría haber dominado rápidamente el universo a medida que se expandía. Esta fase de “dominación por agujeros negros” habría sido breve pero crucial: su evaporación mediante radiación de Hawking habría rehecho la composición del universo, alterando su ritmo de expansión y la distribución de energía.
La hipótesis implica que esa radiación no solo emitió partículas conocidas, sino también posibles partículas del sector oscuro, aquellas que no interactúan con la materia convencional y podrían explicar enigmas como la materia oscura.
Las reliquias de Hawking: una nueva clase de partículas
El estudio presenta un concepto muy sugerente: las reliquias de Hawking. En su versión en ingles son relic particles, es decir, "partículas relictas", un término poco usado en español, aunque correcto. Se trata de partículas estables y de muy baja interacción que habrían sido expulsadas por los agujeros negros primordiales en su evaporación y que podrían seguir existiendo hoy. Aunque serían difíciles de detectar, su influencia habría sido notable en la forma en que la materia se agrupó en galaxias y cúmulos.
Estas reliquias se diferencian de otras partículas del universo temprano porque no fueron creadas por procesos térmicos ordinarios, sino por radiación cuántica emitida desde la curvatura del espacio-tiempo. Por otra parte, su distribución de momento —una especie de huella de cómo se mueven— sería distinta de la de partículas térmicas como los neutrinos.
“Estas reliquias de Hawking afectan al crecimiento de las perturbaciones cosmológicas, y restringimos su abundancia a menos del 2 % de la materia oscura”, afirma el estudio. Es decir, aunque no sean mayoría, su existencia podría explicar ciertas irregularidades observadas en la distribución de materia a gran escala.
Efectos visibles en la estructura del universo
Una de las consecuencias más llamativas del estudio es que estas reliquias podrían haber influido en la formación de estructuras como galaxias o cúmulos. Las partículas ligeras y veloces, como las que podrían haberse generado en este proceso, tienen dificultades para concentrarse y formar regiones densas, por lo que su presencia habría dificultado la formación de estructuras pequeñas.
Los investigadores modelaron diferentes tipos de reliquias con diversas masas y velocidades, y evaluaron su efecto sobre la evolución del universo. Utilizando simulaciones cosmológicas precisas, observaron que las reliquias de Hawking producen una supresión detectable en el espectro de potencia de materia, una herramienta clave para estudiar cómo se agrupa la materia en el universo.
Esta supresión podría ser detectada por observatorios como SDSS, DESI o HETDEX, lo que abre la posibilidad de comprobar experimentalmente una idea nacida en el papel hace más de 40 años.
Más allá del modelo estándar: una ventana a la física oculta
La importancia del trabajo no se limita a la cosmología. Las reliquias de Hawking podrían estar compuestas por partículas que no pertenecen al modelo estándar de la física de partículas, como neutrinos estériles o partículas hipotéticas del sector oscuro. Su detección —o incluso las huellas que dejaron en la estructura del universo— podría ofrecer una vía para estudiar nuevos fenómenos físicos sin necesidad de aceleradores de partículas.
“Estas temperaturas dependen solo del espín de la partícula y del número de grados de libertad, por lo que si una investigación futura encuentra evidencia de una reliquia térmica con una de estas temperaturas, será necesario examinar su distribución de momento para determinar si puede ser una reliquia de Hawking”, puede leerse en el paper.
Así, este estudio actúa como un puente entre cosmología, física cuántica y partículas exóticas, proponiendo un escenario en el que varias piezas del puzle cósmico podrían encajar con una sola clave: la evaporación cuántica de agujeros negros primordiales.
¿Una huella observable del pasado más remoto?
Hasta ahora, la radiación de Hawking ha sido un fenómeno puramente teórico. Nunca se ha detectado directamente. Pero si estas partículas existen, podrían actuar como una especie de fósiles cósmicos: una señal indirecta de que los agujeros negros evaporaron alguna vez en la historia del universo.
Los modelos del estudio predicen que, bajo ciertas condiciones, estas partículas dejan una firma específica en la manera en que la materia se agrupa a gran escala. Esa firma podría, en teoría, distinguirse de otras fuentes, como los neutrinos masivos o las partículas térmicas convencionales.
La clave estaría en su distribución de velocidades y masas. Por ejemplo, una de las predicciones del artículo es que estas reliquias tendrían temperaturas características menores a 1 kelvin, algo que no es habitual en otras partículas relictas del universo. Si un futuro experimento detecta una partícula con esa temperatura, será una pista fuerte de que no fue producida de forma térmica, sino a través de radiación de Hawking.
¿Y si todo empezó con un agujero negro diminuto?
Este estudio no está solo. En paralelo, otros trabajos como el de Naman Kumar en Europhysics Letters han planteado modelos en los que el universo no nace de una singularidad, sino de una transición cuántica desde “nada”, generando un par universo/antiuniverso. En ambos casos, se plantea un origen cuántico que reemplaza las ideas clásicas de un Big Bang violento por procesos suaves, dominados por efectos cuánticos y gravitacionales.
La coincidencia entre ambos enfoques —la creación cuántica y la influencia de agujeros negros primordiales— muestra un interés creciente por reinterpretar el origen del universo desde la física cuántica. Quizá, lejos de ser objetos finales, los agujeros negros fueron protagonistas del comienzo de todo.
Referencias
- Christopher J. Shallue, Julian B. Muñoz, Gordan Z. Krnjaic. Warm Hawking Relics From Primordial Black Hole Domination. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP), 2025. DOI: 10.1088/1475-7516/2025/02/026.
