De los conceptos que han surgido de la mente humana, a través de la física, tal vez ninguno sea tan extraño y tan enigmático como los hoyos negros. En cierta forma son objetos sencillos, ya que sólo tienen tres propiedades medibles: su masa, su carga y su rotación (1). Pero por otro lado, la física en su cercanía se sale del sentido común, derivado de nuestras experiencias cotidianas: el espacio y el tiempo se curvan, los relojes se detienen y la luz se desvía. La detección directa de un hoyo negro no ha sido posible aún, en parte por ser "negro", pero las leyes de la física apuntan hacia su existencia y hay mucha y creciente evidencia indirecta de su presencia en distintos objetos celestos.
La concepción actual de los hoyos negros se basa en la teoría física mas exitosa de este siglo: la teoría general de la relatividad, presentada por Einstein en Berlín ante la Academia de Ciencias de Prusia el 25 de noviembre de 1915, la cual junta los conceptos de espacio y tiempo dando lugar al espacio-tiempo. El mismo Einstein presentó pocas semanas después, el 16 de enero del siguiente año, ante la misma academia el trabajo de Karl Schwarzschild, quién servía en el ejército alemán en esos años de guerra, describiendo la estructura del espacio-tiempo en la vecindad de una estrella. Nuestra concepción actual de los hoyos negros se basa en el trabajo de Schwarszchild, quién falleció de una enfermedad contraída en el frente ruso el 19 de junio de 1916. Sin embargo los físicos se resistieron durante casi medio siglo a tomar este concepto en serio, pensando que los hoyos negros no podían formarse en la realidad, hasta que en los sesentas se llegó a la conclusión de que su formación es inevitable. La evidencia astrofísica al respecto se ha ido acumulando desde los setentas hasta la fecha.
Paradojicamente, la primera concepción de una "estrella negra", de la cual la luz no puede escapar, tiene mas de doscientos años. En noviembre de 1783 John Michell, amigo de William Herschel, reportó un trabajo en el cual predice la existencia de estrellas tan compactas que la "velocidad de escape" sería superior a la velocidad de la luz, y por lo tanto no brillarían. La velocidad de escape es la que debemos dar a un objeto para que escape de la superficie de la estrella o cuerpo celeste. En el caso de la Tierra es necesario ir a once kilómetros por segundo para escapar de la atracción que ejerce la gravedad. En el caso del Sol la velocidad es de 617 kilómetros por segundo. Para que la velocidad de escape sea mayor que la de la luz es necesario comprimir la masa del Sol en una esfera de poco menos de seis kilómetros de diámetro. En el caso de la Tierra, un hoyo negro con su masa tendría el tamaño de una uva. El resultado es el mismo si uno hace el cálculo de acuerdo a las leyes de Newton, como lo hizo Michell, o de acuerdo a la relatividad general, como lo hizo Schwarszchild. La predicción de Michell causó cierta controversia entre los científicos británicos. Trece años después el filósofo francés Pierre Simon de Laplace hizo la misma predicción en la primera edición de su famosa obra "Le Systeme du Monde", sin hacer referencia al trabajo de Michell. Laplace postuló la posibilidad de una estrella con la misma densidad que el Sol pero con un diámetro 250 veces mayor, la cual sería en efecto un hoyo negro. La idea salió también en la segunda edición de "Le Systema du Monde" (1799), pero no en la tercera edición (1808) y siguientes. Es probable que el desarrollo de la teoría ondulatoria de la luz haya hecho que Laplace reconsidere la idea.
Las diferencias entre las estrellas negras de Michell y Laplace y los hoyos negros de la actualidad radican en el uso de la mecánica de Newton en vez de la relatividad general. Las estrellas negras se concebían como objetos estables, como la Tierra y el Sol, mientras que los hoyos negros están permanentemente en colapso sobre si mismos. Además en la vecindad de las estrellas negras no se concebían fenómenos propios de la relatividad general, como la dilatación del tiempo. Los hoyos negros de la actualidad son de hecho mas extraños que las estrellas negras del siglo XVIII. Probablemente lo mas sorprendente es que existan.
(1) su "momento angular" en lenguaje técnico