Cuando pensamos en agujeros negros, solemos imaginar monstruos cósmicos capaces de tragarse estrellas y deformar regiones enteras del espacio.

Pero la física también permite algo mucho más extraño: agujeros negros microscópicos, incluso más pequeños que un átomo, formados bajo condiciones extremas.

Durante décadas, los científicos sabían que la relatividad de Einstein permitía esa posibilidad. El problema era explicar matemáticamente cómo podía ocurrir exactamente.

Ahora, un equipo de Goethe University Frankfurt y TU Wien logró avanzar en esa pregunta usando un enfoque matemático bastante poco intuitivo.

El estudio, publicado en Physical Review Letters, se llama Analytic Discrete Self-Similar Solutions of Einstein-Klein-Gordon at Large D.

Lo que hicieron fue describir con una fórmula exacta un proceso llamado colapso crítico, justo en la frontera entre no formar nada y formar un agujero negro.

Para entenderlo mejor, piensa en agua a punto de congelarse. Un cambio diminuto puede hacer que las moléculas se ordenen y formen hielo.

Según los investigadores, algo parecido podría pasar con el espacio-tiempo. No con moléculas, claro, sino con la geometría del propio universo.

La relatividad nos dice que la masa y la energía curvan el espacio-tiempo. Una estrella lo curva mucho; objetos pequeños lo hacen menos.

Pero bajo condiciones muy precisas, esas curvaturas pueden organizarse de una manera repetitiva, como si formaran un patrón ordenado.

A ese estado los físicos lo llaman, de forma bastante visual, un “cristal de espacio-tiempo”. No es un cristal material, sino una estructura matemática.

Lo importante es que ese cristal estaría en un punto inestable. Podría desaparecer y dejar espacio-tiempo normal con partículas moviéndose libremente.

Pero si recibe una cantidad mínima de energía, el resultado cambia por completo: ese patrón aparentemente inocente puede colapsar en un agujero negro.

Ese punto exacto de transición es lo que se conoce como colapso crítico. Es el límite entre dispersarse y caer hacia un agujero negro.

La idea no apareció ayer. En 1993, simulaciones por computadora ya habían mostrado que este comportamiento seguía reglas matemáticas muy precisas.

El problema era que las simulaciones enseñaban el patrón, pero nadie conseguía derivar una fórmula exacta que lo explicara desde cero.

La solución llegó por un camino raro: aumentar el número de dimensiones. Nuestro universo tiene tres dimensiones espaciales y una temporal.

Pero en matemáticas se pueden escribir ecuaciones con más dimensiones, incluso con una cantidad enorme, para ver si el problema se simplifica.

Aunque suene al revés, eso puede funcionar. En el límite de muchísimas dimensiones, ciertas partes de la gravedad se vuelven más manejables.

Desde ahí, los investigadores encontraron relaciones que estaban escondidas en cuatro dimensiones y que podrían ayudar a estudiar mejor estos colapsos.

Esto no significa que hayan descubierto agujeros negros microscópicos reales. Tampoco prueba que existan los llamados agujeros negros primordiales.

Pero sí ofrece una herramienta nueva para explorar cómo se comporta la gravedad cuando el espacio-tiempo está justo al borde del colapso.

También puede servir para investigar momentos extremos del universo temprano, cuando pequeñas fluctuaciones pudieron tener consecuencias enormes en la estructura cósmica.

La gran apuesta ahora es traducir esa matemática de muchas dimensiones a modelos más cercanos al universo real que observamos.

Si ese puente funciona, los físicos podrían estudiar fenómenos de agujeros negros que antes dependían casi por completo de simulaciones numéricas.

Es una noticia muy abstracta, sí, pero apunta a una pregunta potente: cuándo el espacio-tiempo simplemente vibra y cuándo decide romperse.