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La teoría estelar predice que no deberían existir agujeros negros con masas comprendidas entre aproximadamente 50 y 130 masas solares (⁠M_⊙). En este rango de masas, las estrellas masivas experimentan lo que se conoce como supernovas de inestabilidad de pares: el núcleo estelar alcanza temperaturas tan elevadas que los fotones crean espontáneamente pares electrón–positrón, la presión de radiación cae en picado y se desencadena un colapso gravitacional seguido de una explosión que destruye completamente la estrella, sin dejar ningún remanente. El resultado teórico es una brecha vacía en el espectro de masas de los agujeros negros. Sin embargo, encontrar evidencia observacional directa de esta brecha había resultado escurridizo durante la más de una década desde la primera observación de fusiones de agujeros negros con ondas gravitacionales.

El artículo Evidence of the pair-instability gap from black-hole masses, publicado en Nature en abril de 2026, resuelve este problema utilizando el catálogo de eventos de ondas gravitacionales GWTC-4 de la red de detectores LIGO–Virgo–KAGRA (LVK), que agrupa 153 fusiones de agujeros negros binarios. La clave del análisis ha sido  buscar en la masa del agujero de menor masa del par fusionado, dado que es improbable que los procesos que puedan contaminar la brecha, como fusiones jerárquicas o fenómenos de acreción de materia, afecten simultáneamente a ambos miembros del par.

El resultado del análisis es que la distribución de masas secundarias muestra una brecha clara con borde inferior en 44 ⁠M_⊙ al 90% de credibilidad, en excelente acuerdo con las predicciones teóricas. La ausencia de la brecha se descarta con una credibilidad del 99,9⁠%.

El trabajo va más allá de la mera detección de la brecha. Los autores muestran que su posición coincide con una transición previamente identificada en la distribución de espines de los agujeros negros: los sistemas binarios cuyo primario se encuentra dentro de la brecha presentan espines notablemente más elevados. Esta concordancia se interpreta como evidencia de una subpoblación de fusiones en que   el primario sería el remanente de una fusión previa, heredando el spin del momento angular orbital de sus precursores.

El papel del CIEMAT

El grupo de Ondas Gravitacionales del CIEMAT cubre un espectro amplio de actividades: desde el diseño y fabricación de mejoras mecánicas para Virgo hasta la operación de infraestructura de cómputo de baja latencia y el desarrollo de herramientas de IA. La publicación en Nature ilustra cómo estas actividades se complementan con una presencia creciente del grupo en las actividades científicas en la red LVK.

Perspectivas

Los autores señalan varias vías de trabajo futuro. La inclusión de la brecha observada en la masa del secundario dentro de los modelos de población de agujeros negros binarios abre la posibilidad de romper la degeneración entre distancia y corrimiento al rojo, con potencial para medir el parámetro de Hubble con precisión del orden del uno por ciento. A medida que el número de detecciones crezca con las próximas campañas de observación de la LVK y, a más largo plazo, con el Einstein Telescope, será posible caracterizar con mayor precisión la brecha, probar el escenario de fusiones jerárquicas a través de la distribución de orientaciones de espines, e imponer cotas cada vez más estrictas sobre tasas de reacciones nucleares fundamentales para la evolución estelar.