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Las dos estrellas más cercanas al centro de nuestra galaxia pondrán a prueba a Einstein

El hecho de que exista un agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia ya no es un secreto para nadie, y como es previsible, a estén le orbitan múltiples estrellas que viajan por el espacio a diferentes velocidades. Pero los astrónomos han descubierto una estrella que rompe todos los récords de velocidad, 5.000 kilómetros por segundo a medida que órbita alrededor del agujero negro en menos de 12 años.

Este descubrimiento ofrece a los científicos una oportunidad única en la década para poner a prueba la teoría de Einstein de la relatividad en un ambiente extremo.

La estrella se llama S0-102 y es una de las de clase ‘S’ que rodean el centro de la galaxia del sol en una especie de concha esférica. Con un período orbital de 11,5 años, ± 3 1/2 meses, es la estrella que menos tarda en orbitar al agujero negro. El récord anterior fue establecido por S0-2, que tiene un período de 16 años.

La presencia de dos estrellas de corto periodo de rotación significa que los astrónomos pueden observar con precesión el cambio de orientación de sus órbitas con el tiempo y utilizar esa información para saber cuánto ha sido curvada por la inmensa gravedad del agujero negro central de la galaxia, que pesa unas 4 millones de veces la masa del sol.

Pero el intento de observar las teorías de Einstein ya se había realizado con anterioridad. El estudio más famoso tenía como objetivo observar el movimiento del planeta Mercurio alrededor del sol. Los astrónomos del siglo XIX pudieron establecer la órbita de Mercurio con mayor precesión que la calculada la teoría de la gravedad de Newton. Al principio se propuso la presencia de otro planeta dentro de la órbita de Mercurio, pero en el siglo XX Einstein fue capaz de usar su teoría de la relatividad para predecir exactamente cuánta precesión “extra” debería medirse como resultado de la curvatura del espacio bajo la presencia de la gravedad del Sol, que obligaba al planeta a realizar un recorrido ‘diferente’ al predicho.

También se han realizado otras observaciones similares de pares de objetos densos, las llamadas estrellas de neutrones. Sin embargo, debido a que estas estrellas pueden ser ‘sólo’ hasta tres veces más masivas que el Sol, no curvan el espacio mucho más de lo que lo hace nuestra estrella.

Así que, el estudio de la curvatura del espacio-tiempo alrededor del agujero negro gigante de la Vía Láctea deberia ofrecer una prueba sin precedentes.



“Esta es la misma idea en un espacio de parámetros inexplorados”, comento Andrea Ghez, profesora de astronomía en la Universidad de California, Los Angeles, y una de los líderes del equipo de investigación que localizaron a S0-102. “Sabemos que la relatividad se descompone a una escala pequeña. Queremos llegar lo más cerca del horizonte de sucesos como sea posible.”

El horizonte de sucesos alrededor de un agujero negro es el punto de no retorno, la región más cercana a la que se puede aproximar la materia sin caer en el agujero.

Las estrellas S0-102 y S0-2 parecen encontrarse bastante cerca. Sus órbitas están tan cerca del agujero negro central que los efectos de la curvatura del espacio-tiempo deberían ser claramente visibles. Y la presencia de estas dos estrellas de período corto permitirá a los observadores medir la curvatura local del espacio-tiempo con mayor precisión de lo que se conseguirá al observar una estrella solitaria.

Este dúo estelar también ayuda a los astrónomos tener en cuenta el hecho de que la masa gravitatoria del agujero negro central no es un punto perfecto, también se encuentran en esta región múltiples objetos, como los restos de estrellas muertas, objetos que podrían ‘enturbiar’ las observaciones.

Pero esta ‘cercanía’ es un término relativo. Con 4 millones de masas solares, el agujero negro tiene un radio de aproximadamente 11 millones de kilómetros. Lo más cerca que se acerca S0-102 es a 260 veces la distancia entre la Tierra y el Sol, o aproximadamente cinco veces la distancia entre el Sol o el punto más alejado de la órbita de Plutón.

Y es que uno de los aspectos singulares de S0-102 es que astrónomos han podido observar esta estrella completando una órbita completa. Fue en 2009 cuando alcanzo el punto más cercano al agujero negro, por lo que debería acercarse de nuevo a esta región en 2020. Mientras tanto, S0-2, el otro poseedor del récord, llegará a su punto más cercano en el 2018 o 2019. Sera entonces cuando se podrán medir con precisión su órbita.

S0-102 fue encontrada por el Observatorio Keck en Hawai. Utilizando la óptica adaptativa, que corrigen la visión borrosa causada por la atmósfera de la Tierra, el telescopio realizó observaciones de larga longitud de onda de luz infrarroja que permitieron la detección de S0-102 y otras estrellas cercanas. Pero para hacer algunas de las medidas para poner a prueba la relatividad, los científicos tendrán una nueva generación de instrumentos, incluyendo el enorme telescopio de treinta metros, en construcción en Hawai.

Pocos científicos esperan que las leyes de la relatividad sean alteradas por estas nuevas observaciones. Mordecai-Mark Mac Low, comisario a cargo del departamento de Astrofísica del Museo Americano de Historia Natural, dijo que es muy poco probable. “La relatividad ha sobrevivido a todas las pruebas que la hemos echado “, dijo. “Lo emocionante es que es hay una manera de poner a prueba la relatividad en una forma que no ha sido probado antes”.

Los hallazgos aparecen en un artículo publicado en la edición 05 de octubre de la revista Science

Crédito de las imágenes: Andrea Ghez /UCLA/W. M. Keck Telescopes