Observaciones realizadas con el Very Large Telescope (VLT) han revelado, por primera vez, que la estrella que orbita el agujero negro supermasivo que hay en el centro de la Vía Láctea, se mueve tal y como lo predijo la teoría de la relatividad de Einstein.
Su órbita tiene forma de rosetón (y no de elipse, como sugería la teoría de la gravedad de Newton). Este resultado tan buscado fue posible gracias a las mediciones, cada vez más precisas, llevadas a cabo a lo largo de casi 30 años, lo que ha permitido a los científicos desbloquear los misterios del gigante que acecha en el corazón de la Vía Láctea.
La relatividad de Einstein predice que las órbitas enlazadas de un objeto alrededor de otro no están cerradas, como en la gravedad newtoniana, sino que tienen un movimiento de precesión (respecto al eje) hacia adelante. Este famoso efecto –descubierto en la órbita del planeta Mercurio alrededor del Sol– fue la primera evidencia en favor de la relatividad general.
Pero 100 años después, los científicos han detectado el mismo efecto en el movimiento de una estrella que orbita la fuente de radio compacta Sagitario A*, en el centro de la Vía Láctea. Este avance observacional fortalece la evidencia de que Sagitario A* debe ser un agujero negro supermasivo de cuatro millones de veces la masa del Sol, afirma Reinhard Genzel, director del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) en Garching (Alemania), y artífice del programa de 30 años de duración que ha llevado a este resultado.
Situado a 26 mil años luz del Sol, Sagitario A* y el denso cúmulo de estrellas que hay a su alrededor, proporcionan un laboratorio único para poner a prueba la física en un régimen de gravedad extremo e inexplorado. Una de estas estrellas, S2, se precipita hacia el agujero negro supermasivo desde una distancia de menos de 20 mil millones de kilómetros (120 veces la distancia entre el Sol y la Tierra), lo que la convierte en una de las estrellas más cercanas en órbita alrededor del gigante masivo.
En su aproximación más cercana al agujero negro, S2 atraviesa el espacio a casi 3 por ciento de la velocidad de la luz, completando una órbita una vez cada 16 años. Tras seguir a la estrella en su órbita durante más de dos décadas y media, las mediciones detectan, de manera robusta, la precesión Schwarzschild de S2 en su camino alrededor de Sagitario A*, declara Stefan Gillessen, líder del análisis publicado ayer en la revista Astronomy & astrophysics.
La mayoría de las estrellas y planetas tienen una órbita no circular y, por lo tanto, se acercan y se alejan del objeto alrededor del cual giran. La órbita de S2 tiene un movimiento de precesión, lo que significa que la ubicación de su punto más cerca-no al agujero negro supermasivo cambia con cada giro, de modo que la siguiente órbita gira con respecto a la anterior, creando una forma de rosetón. La teoría de la relatividad proporciona una predicción precisa de cuánto cambia su órbita y las últimas mediciones de esta investigación coinciden exactamente. Este efecto, conocido como precesión Schwarzschild, no se había medido nunca antes en una estrella alrededor de un agujero negro.
El estudio realizado con el VLT, un telescopio del ESO (European Southern Research) ayuda también a saber más sobre los alrededores del agujero negro supermasivo del centro de la Vía Láctea. Debido a que las mediciones de S2 se ajustan tan bien a la Relatividad General, podemos establecer límites estrictos sobre la cantidad de material invisible (como materia oscura o posibles agujeros negros más pequeños) que hay alrededor de Sagitario A*, señalan Guy Perrin y Karine Perraut, científicos franceses del proyecto, que añaden que esto permite entender la formación y evolución del agujero negro.
Este resultado es la culminación de 27 años de observaciones de la estrella S2 utilizando, durante la mayor parte de este tiempo, una flota de instrumentos instalados en el VLT de ESO, ubicado en el desierto de Atacama, en Chile. El número de puntos de datos que marcan la posición y la velocidad de la estrella atestigua la minuciosidad de esta investigación: más de 330 mediciones con instrumentos Gravity, Sifoniy Naco. Dado que S2 tarda años en orbitar el agujero negro supermasivo, fue crucial seguir a la estrella durante casi tres décadas.
Más predicciones acertadas
La investigación fue realizada por un equipo internacional liderado por Frank Eisenhauer, del MPE, con colaboradores de Francia, Portugal, Alemania y ESO. El equipo conforma la colaboración Gravity, que lleva el nombre del instrumento que desarrollaron para el Interferómetro VLT, que combina la luz de los cuatro telescopios VLT de ocho metros formando un súpertelescopio (con una resolución equivalente a la de un telescopio de 130 metros de diámetro).
El mismo equipo dio a conocer, en 2018, otro efecto predicho por la teoría de la relatividad: vieron la luz recibida de S2 estirándose a longitudes de onda más largas a medida que la estrella pasaba cerca de Sagitario A*.
El resultado anterior demostró que la luz emitida por la estrella experimenta la relatividad general. Ahora hemos establecido que la propia estrella sufre los efectos de la relatividad general, afirma Paulo García, investigador del Centro de Astrofísica y Gravitación de Portugal y uno de los científicos principales del proyecto Gravity.
