Radiación de Hawking: por qué los agujeros negros se evaporan

Un agujero negro con la masa del Sol tiene una temperatura de 62 nanokelvin: seis cienmillonésimas de grado por encima del cero absoluto. Es el objeto más frío que existe, más frío que cualquier laboratorio de la Tierra y más frío que el espacio vacío entre las galaxias. Esa temperatura ridícula es la clave de todo: significa que emite algo, y si emite algo, pierde masa. Eso es la radiación de Hawking, y convierte a los agujeros negros en algo que nadie esperaba: objetos con fecha de caducidad.

Lo que Hawking publicó en 1974 y por qué escandalizó

El artículo se titulaba «Black hole explosions?», con interrogación, ocupaba dos páginas en la revista Nature y salió el 1 de marzo de 1974. Stephen Hawking tenía 32 años y venía de intentar demostrar justo lo contrario. La comunidad llevaba desde 1915 asumiendo que del interior de un agujero negro no sale absolutamente nada: esa es la definición del objeto.

Lo que Hawking encontró al aplicar la mecánica cuántica al espacio curvo que rodea el horizonte de sucesos fue que sí sale algo. No del interior (de ahí sigue sin salir nada) sino del borde mismo. Y no sale cualquier cosa: sale un espectro térmico perfecto, exactamente el de un cuerpo caliente. Un agujero negro tiene temperatura.

Eso resolvía de golpe un problema serio que Jacob Bekenstein había planteado en 1972. Si los agujeros negros se tragaran cosas sin tener entropía ni temperatura, se podría violar la segunda ley de la termodinámica tirándoles basura desordenada. Con la fórmula de Hawking, las cuatro leyes de la mecánica de agujeros negros dejaron de ser una analogía elegante y se convirtieron en termodinámica de verdad.

La imagen de los pares de partículas (y por qué es una metáfora)

La explicación que has oído mil veces es esta. El vacío no está vacío: continuamente aparecen pares de partículas virtuales que se aniquilan una milésima de instante después, sin dejar rastro. Es un fenómeno real y medible en el laboratorio. Justo en el borde de un agujero negro, uno de los dos miembros del par puede cruzar el horizonte y quedarse dentro mientras el otro escapa al infinito. La partícula que huye se lleva energía, y esa energía tiene que salir de algún sitio: sale de la masa del agujero negro, que adelgaza.

La pieza que casi nunca se cuenta es por qué el agujero negro pierde masa en vez de ganarla. Al fin y al cabo, se ha tragado una partícula. La respuesta es que la que cae tiene energía negativa medida desde fuera: dentro del horizonte, la geometría del espacio-tiempo permite estados de energía negativa que fuera serían imposibles. El agujero negro se traga algo que le resta.

Y ahora la advertencia que casi ningún artículo hace: esta imagen es una metáfora, no el cálculo. El propio Hawking la inventó para explicarse en público, y en su artículo técnico no aparece. La derivación real no habla de pares que se separan, sino de que el concepto mismo de «partícula» depende del observador: lo que para alguien lejos del agujero negro es vacío, para alguien cayendo hacia él no lo es, y comparar ambas descripciones a lo largo del tiempo produce un flujo térmico saliente. La metáfora ayuda a intuir el resultado, pero si intentas apretarla demasiado, se rompe.

Los números, y son absurdos

Las fórmulas de Hawking son sencillas de aplicar. Estas son las cifras para los agujeros negros reales que conocemos, calculadas con la temperatura y el tiempo de evaporación estándar:

Un par de traducciones para que las cifras signifiquen algo. Un agujero negro de masa solar emite una potencia de 9 × 10^-29 vatios: unas diez mil cuatrillones de veces menos que una luciérnaga. Y su tiempo de evaporación, 2 seguido de 67 ceros de años, comparado con la edad del universo (13.800 millones) es como comparar la edad del universo con una fracción de segundo tan pequeña que no tiene nombre.

Fíjate en las dos últimas filas, que son las interesantes. Un agujero negro con seis décimas de la masa de la Luna estaría exactamente a la temperatura del universo actual, y su horizonte mediría 0,067 milímetros: cabría en la punta de un alfiler. Y uno que estuviera terminando de evaporarse justo ahora habría nacido con 173 millones de toneladas, la masa de una montaña pequeña metida en un espacio tres veces menor que un protón, y estaría a 700.000 millones de grados.

El detalle que casi nadie cuenta: todavía no ha empezado

Aquí está la parte que cambia la película entera. El universo no está vacío ni frío del todo: está bañado por el fondo cósmico de microondas, el rescoldo del Big Bang, a 2,725 grados sobre el cero absoluto. Y un agujero negro de masa solar está a 62 nanokelvin, es decir, 44 millones de veces más frío que su entorno.

Cuando un cuerpo está más frío que lo que lo rodea, no se enfría: se calienta. Todos los agujeros negros del universo están absorbiendo hoy más energía de la que emiten. En términos netos, están creciendo, no evaporándose, aunque no les caiga ni un átomo encima.

La evaporación no podrá empezar hasta que la expansión del universo enfríe ese fondo por debajo de la temperatura del agujero negro más frío que haya. Para un agujero negro estelar eso exige que el fondo cósmico baje unas 44 millones de veces, algo que a este ritmo llevará del orden de cientos de miles de millones de años. Es decir: la radiación de Hawking es un fenómeno del futuro remoto que ni siquiera ha arrancado.

Los agujeros negros que deberían estar estallando ahora

Hay una excepción, y es la única esperanza realista de detectar el fenómeno. Si en los primeros instantes tras el Big Bang las irregularidades de densidad fueron lo bastante fuertes, pudieron formarse agujeros negros primordiales de masas pequeñísimas, sin necesidad de que colapsara ninguna estrella. Son uno de los tipos de agujeros negros que se han propuesto y, a diferencia de los demás, todavía no se ha confirmado ninguno.

Los que hubieran nacido con esos 173 millones de toneladas estarían agotándose justo en nuestra época, y su final no sería discreto. A medida que adelgaza, un agujero negro se calienta, y al calentarse emite más deprisa: el último tramo es una fuga desbocada que termina en un estallido de rayos gamma de energía altísima y duración de segundos. Telescopios como Fermi y observatorios de rayos gamma en tierra llevan años buscando esa firma característica.

No se ha encontrado ninguno. Eso no demuestra que no existan; pone un límite a cuántos puede haber, y ese límite ya es lo bastante estricto como para descartar que los agujeros negros primordiales de ese tamaño sean una parte importante de la materia oscura.

La paradoja de la información

El descubrimiento de Hawking abrió un agujero mayor que el que explicaba. La mecánica cuántica exige que la información nunca se destruya: en principio, conociendo el estado final de un sistema podrías reconstruir el inicial. Pero la radiación de Hawking es perfectamente térmica, lo que equivale a decir que es puro ruido: no lleva ninguna huella de qué cayó dentro. Si el agujero negro se evapora del todo y solo deja ese ruido, la información de todo lo que tragó ha desaparecido del universo.

O la mecánica cuántica falla, o falla el cálculo de Hawking. Ese callejón se llama paradoja de la información y lleva medio siglo abierto. Hawking defendió durante casi treinta años que la información se perdía; en 2004 concedió públicamente que probablemente se conserva, y pagó la apuesta que tenía con John Preskill.

Desde 2019 ha habido progreso real. Varios grupos han conseguido calcular cómo debería evolucionar la entropía de la radiación si la información sale (la llamada curva de Page) usando técnicas nuevas de gravedad cuántica, y les sale la curva correcta. Es un avance importante, pero sigue sin haber una descripción de cómo sale la información ni de qué le pasa exactamente a lo que cayó. Es justo el terreno donde la gravedad cuántica intenta unir la relatividad con lo cuántico, y por eso los agujeros negros son el mejor laboratorio teórico que tenemos.

Lo más cerca que hemos estado de verla

Detectar radiación de Hawking de un agujero negro real está fuera de alcance por un margen ridículo: es miles de billones de veces más débil que el fondo cósmico que la taparía. Ni siquiera la técnica que consiguió fotografiar la sombra de un agujero negro se acerca a esa sensibilidad.

Así que se ha probado otra cosa: construir un análogo. Jeff Steinhauer, en el Technion de Israel, enfría un gas de átomos hasta un condensado de Bose-Einstein y lo hace fluir más rápido que la velocidad del sonido en ese medio. En el punto donde el flujo supera al sonido se forma un horizonte acústico: las ondas de sonido de más allá ya no pueden remontar la corriente, igual que la luz no puede salir de un agujero negro.

Ese horizonte emite fonones, y los resultados han ido llegando por etapas: en 2016 midió que los fonones salían entrelazados por parejas con sus compañeros caídos, como predice la teoría; en 2019 confirmó que el espectro es térmico y midió su temperatura; en 2021 siguió su evolución temporal. Es una analogía, no un agujero negro: no prueba que la radiación de Hawking exista en la gravedad real, pero sí que la matemática subyacente funciona cuando puedes montarla en un laboratorio.

Y en 2025 alguien propuso que todo se evapora

Un giro reciente y todavía discutido. Michael Wondrak, Walter van Suijlekom y Heino Falcke, de la Universidad Radboud, sostienen que lo esencial del mecanismo no es el horizonte sino la curvatura del espacio-tiempo. Si tienen razón, cualquier objeto lo bastante compacto radiaría de forma parecida aunque no sea un agujero negro.

En un trabajo publicado en Journal of Cosmology and Astroparticle Physics en mayo de 2025 calcularon la consecuencia: las enanas blancas, que son los cadáveres estelares más resistentes, también acabarían disolviéndose, y con ellas todo lo demás. Su estimación del final del universo por este mecanismo es de 10⁷⁸ años, muchísimo antes que las cifras que se manejaban.

Conviene decirlo con todas las letras: es una propuesta teórica en discusión, ha recibido comentarios críticos publicados y no es consenso. La menciono porque es la línea de investigación viva más interesante sobre este tema, no porque esté establecida.

Lo que todavía no sabemos

Empezando por lo básico: nadie ha observado radiación de Hawking. Es una predicción teórica muy sólida, derivada de dos teorías que funcionan por separado, pero sigue sin comprobación experimental directa y probablemente seguirá así durante mucho tiempo.

No sabemos qué ocurre en el último instante, cuando el agujero negro se hace tan pequeño que la relatividad general deja de valer: podría estallar del todo, podría dejar un residuo estable, podría pasar algo que no se nos ha ocurrido. No sabemos cómo sale la información, si es que sale. Y no sabemos si el mecanismo necesita un horizonte o basta con la curvatura, que es justo lo que discute la propuesta de 2025. Los agujeros de gusano y otras geometrías exóticas aparecen en algunos de estos cálculos como herramientas matemáticas, sin que eso implique que existan.

Lo que sí ha quedado establecido es el cambio de estatus del objeto. Antes de 1974, un agujero negro era una trampa perfecta y eterna. Después, pasó a ser un cuerpo con temperatura, con entropía y con final. Si quieres el contexto completo, empieza por qué es exactamente un agujero negro y sigue por el resto de lo que sabemos sobre estos objetos.