Los agujeros negros suelen asociarse a las estrellas masivas que agotan su combustible, colapsan y concentran una enorme cantidad de materia en una región extremadamente pequeña. Pero existe otra posibilidad, mucho más antigua y todavía hipotética: que algunos agujeros negros se hayan formado antes de que existieran las primeras estrellas, durante las primeras etapas del universo. Son los llamados agujeros negros primordiales, o PBH por sus siglas en inglés.
Hasta ahora nadie ha demostrado que existan. Sin embargo, son una posibilidad estudiada desde hace décadas porque podrían ayudar a explicar algunos fenómenos cosmológicos, incluida una parte —o incluso, bajo determinados modelos, toda— la materia oscura. El nuevo trabajo de Luis Anchordoqui, Alek Bedroya y Dieter Lüst introduce una variable todavía más extraordinaria: si el universo posee una dimensión espacial adicional, algunos de esos agujeros negros podrían comportarse como objetos de cinco dimensiones.
La propuesta ha sido publicada el 28 de septiembre de 2026 en Physical Review D y parte de un escenario conocido como “dimensión oscura”. No se trata de una dimensión paralela poblada por otros universos ni de una puerta hacia otro espacio en el sentido de la ciencia ficción. Es una hipótesis física según la cual existiría una dimensión espacial adicional, compactificada y extremadamente pequeña, aproximadamente en la escala de los micrómetros, a la que la materia ordinaria no tendría acceso directo, mientras que la gravedad sí podría extenderse por ella.
Para comprender el estudio hay que empezar por una diferencia fundamental. Cuando los físicos hablan de cuatro dimensiones en nuestro universo cotidiano se refieren a tres dimensiones espaciales y una temporal. Podemos desplazarnos en longitud, anchura y altura, mientras que el tiempo constituye la cuarta dimensión del espacio-tiempo relativista en base a la teoría de Albert Einstein.
La hipótesis de la dimensión oscura añade una cuarta dirección espacial. En ese escenario tendríamos tres dimensiones espaciales grandes, una dimensión temporal y una quinta dimensión espacial compactificada.
La razón por la que no la vemos sería precisamente su tamaño: si esa dimensión estuviera enrollada sobre sí misma a una escala diminuta, los objetos ordinarios no podrían desplazarse libremente por ella. Además, la propuesta contempla que la gravedad pueda “percibirla” de una manera que no ocurre con las demás fuerzas conocidas, una idea que forma parte de una línea de investigación relacionada con dimensiones adicionales, gravedad cuántica y el llamado Swampland —un conjunto de criterios teóricos destinados a distinguir teorías de gravedad cuántica físicamente consistentes de aquellas que no podrían integrarse en una teoría cuántica de la gravedad
Aquí es donde entran los agujeros negros primordiales. Un agujero negro suficientemente grande podría comportarse, en la práctica, como un objeto de cuatro dimensiones porque su radio sería muy superior a la escala de esa dimensión adicional. Pero cuando el agujero negro es extraordinariamente pequeño, la quinta dimensión puede dejar de ser irrelevante.
Del agujero negro de cuatro dimensiones al de cinco
El estudio analiza tres mecanismos conocidos mediante los cuales podrían haberse formado agujeros negros primordiales: las perturbaciones generadas durante la inflación cósmica, determinadas transiciones de fase del universo temprano y el colapso asociado a cuerdas cósmicas.
Los autores aplican restricciones procedentes de la física cuántica de la gravedad al escenario de dimensión oscura. Su conclusión es particularmente llamativa: salvo que intervenga una física exótica a energías relativamente bajas, los mecanismos viables analizados conducirían inevitablemente a la formación de agujeros negros primordiales de cinco dimensiones.
Esto no significa que los agujeros negros estén literalmente “viajando” hacia otra dimensión. La descripción es más sutil. Lo que cambia es la geometría gravitatoria que determina sus propiedades. Un agujero negro pequeño cuya escala característica sea comparable con la dimensión compactificada puede experimentar la gravedad de un espacio de cinco dimensiones.
Una manera sencilla de imaginarlo es pensar en una manguera vista desde lejos. Desde cierta distancia parece una línea unidimensional, pero una hormiga suficientemente pequeña podría recorrer también la circunferencia alrededor de ella. La dimensión adicional existe, aunque desde escalas mucho mayores permanezca oculta.
Con los agujeros negros podría ocurrir algo parecido: el universo parecería de cuatro dimensiones a nuestra escala, pero un agujero negro extremadamente pequeño podría “sentir” la quinta dimensión.
Y aun así, ¿por qué sobrevivirían más tiempo? Aquí aparece una de las consecuencias más interesantes del modelo: los agujeros negros no son completamente negros en la descripción cuántica. Según la predicción de Hawking, estos objetos emiten radiación y pierden masa progresivamente, con la particularidad de que cuanto menor es un agujero negro, más rápidamente puede evaporarse.
En un espacio de cinco dimensiones, sin embargo, la relación entre masa, tamaño, temperatura y radiación cambia. Investigaciones anteriores del mismo grupo habían calculado que los agujeros negros que perciben la dimensión oscura pueden experimentar una evaporación de Hawking más lenta que agujeros negros de cuatro dimensiones con la misma masa. Esa característica abre ventanas de masa que permitirían que algunos agujeros negros primordiales hayan sobrevivido durante una fracción enorme de la historia cósmica.
El nuevo estudio lleva esa idea un paso más allá, ya que los autores encuentran que los agujeros negros primordiales generados mediante cuerdas cósmicas podrían tener vidas comparables a la edad actual del universo. Es ahí donde radica el interés cosmológico: un objeto nacido en los primeros instantes después del Big Bang podría seguir existiendo hoy en día, aproximadamente 13.800 millones de años después.
¿Podrían ser la materia oscura?
La conexión con la materia oscura es uno de los motivos por los que estos modelos resultan especialmente atractivos. Sabemos que el universo contiene mucha más materia gravitacional de la que podemos observar directamente en estrellas, planetas, gas o galaxias. La materia oscura no emite ni refleja luz de manera detectable, pero su gravedad se manifiesta en la dinámica de las galaxias y en la estructura a gran escala del cosmos.
Los agujeros negros primordiales constituyen desde hace tiempo uno de los candidatos estudiados para explicar una parte de esa materia. El escenario de dimensión oscura amplía las posibilidades porque modifica el ritmo al que los agujeros negros pequeños pierden masa. Estudios anteriores de los mismos investigadores habían mostrado que, bajo determinados parámetros, agujeros negros primordiales de cinco dimensiones podrían constituir una fracción significativa de la materia oscura e incluso, en determinadas ventanas de masa, potencialmente toda ella.
Pero conviene mantener la escala de la afirmación. No se ha encontrado la materia oscura en forma de agujeros negros primordiales. Lo que existe es un conjunto de modelos que demuestra que esa posibilidad puede ser matemáticamente compatible con determinadas condiciones cosmológicas y físicas.
El estudio concede especial importancia a las cuerdas cósmicas. Se tratan de objetos hipotéticos extremadamente delgados que podrían haberse producido cuando el universo sufrió determinadas transiciones de fase. Si algunas de esas estructuras se fragmentaran o colapsaran bajo las condiciones adecuadas, podrían generar agujeros negros primordiales.
La ventaja del mecanismo, desde el punto de vista del modelo analizado, es que puede producir objetos cuya evolución gravitatoria está especialmente vinculada a la dimensión adicional. El resultado sería una población de agujeros negros pequeños pero extraordinariamente longevos.
Eso convierte a estos objetos en posibles fósiles de la física del universo temprano. No serían simplemente restos de estrellas desaparecidas, sino testigos de una etapa en la que las energías y las condiciones del cosmos eran radicalmente diferentes de las actuales.
¿Existe alguna pista que permita comprobarlo?
El estudio menciona una posibilidad especialmente llamativa: una eventual conexión con un neutrino cósmico de energía extremadamente elevada detectado por el experimento KM3NeT. Los autores señalan que su energía está próxima a la escala de Planck de cinco dimensiones característica del escenario de dimensión oscura.
Pero esta coincidencia no constituye una demostración, ya que el propio artículo la presenta como una posible implicación observacional que merece investigación adicional, no como la identificación de un agujero negro primordial. De hecho, trabajos publicados en 2026 están explorando otras posibles señales, como un estudio sobre agujeros negros primordiales rotatorios de cinco dimensiones que calcula posibles ondas gravitacionales inducidas por las perturbaciones que los producirían, planteando que determinadas señales podrían caer en bandas de frecuencia potencialmente accesibles a futuros detectores.
Ahí podría encontrarse una vía mucho más sólida para poner a prueba la hipótesis: no observar directamente una quinta dimensión, sino buscar sus consecuencias medibles. @mundiario