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Una danza de estrellas alrededor de un agujero negro demuestra que Einstein tenía razón

Las observaciones realizadas con el Very Large Telescope (VLT) de ESO han revelado por primera vez que una estrella que orbita el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea se mueve tal como lo predice la teoría de la relatividad general de Einstein. Su órbita tiene la forma de una roseta y no de una elipse como predice la teoría de la gravedad de Newton. Este resultado tan buscado fue posible gracias a mediciones cada vez más precisas durante casi 30 años, que han permitido a los científicos descubrir los misterios del gigante que acecha en el corazón de nuestra galaxia.


“La relatividad general de Einstein predice que las órbitas ligadas de un objeto alrededor de otro no están cerradas, como en la gravedad newtoniana, sino que preceden hacia adelante en el plano de movimiento. Este famoso efecto, visto por primera vez en la órbita del planeta Mercurio alrededor del Sol, fue la primera evidencia a favor de la Relatividad General. Cien años más tarde, ahora hemos 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 refuerza la evidencia de que Sagitario A* debe ser un agujero negro supermasivo de 4 millones de veces la masa del Sol”, dice Reinhard Genzel, director del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) en Garching, Alemania y el arquitecto del programa de 30 años que condujo a este resultado.

Ubicado a 26000 años luz del Sol, Sagitario A* y el denso cúmulo de estrellas que lo rodea proporcionan un laboratorio único para probar la física en un régimen de gravedad extremo e inexplorado. Una de estas estrellas, S2, se desplaza hacia el agujero negro supermasivo a una distancia más cercana a menos de 20 mil millones de kilómetros (ciento veinte veces la distancia entre el Sol y la Tierra), lo que la convierte en una de las estrellas más cercanas jamás encontradas en órbita alrededor del gigante masivo. En su aproximación más cercana al agujero negro, S2 se precipita a través del espacio a casi el tres por ciento de la velocidad de la luz, completando una órbita una vez cada 16 años. "Después de seguir a la estrella en su órbita durante más de dos décadas y media, nuestras exquisitas mediciones detectan de manera robusta la precesión de Schwarzschild de S2 en su camino alrededor de Sagitario A* ”, dice Stefan Gillessen del MPE, quien dirigió el análisis de las mediciones publicadas hoy en el 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 precesa, lo que significa que la ubicación de su punto más cercano al agujero negro supermasivo cambia con cada giro, de modo que la siguiente órbita gira con respecto a la anterior, creando una forma de roseta. La relatividad general proporciona una predicción precisa de cuánto cambia su órbita y las últimas mediciones de esta investigación coinciden exactamente con la teoría. Este efecto, conocido como precesión de Schwarzschild, nunca antes se había medido para una estrella alrededor de un agujero negro supermasivo.

El estudio con el VLT de ESO también ayuda a los científicos a aprender más sobre la vecindad del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. “ Debido a que las mediciones de S2 siguen tan bien la Relatividad General, podemos establecer límites estrictos sobre la cantidad de material invisible, como materia oscura distribuida o posibles agujeros negros más pequeños, está presente alrededor de Sagitario A*. Esto es de gran interés para comprender la formación y evolución de los agujeros negros supermasivos”, dicen Guy Perrin y Karine Perraut, los científicos franceses principales del proyecto.

Fuente: ESO.

Más información:

Esta investigación fue publicada en el artículo “Detection of the Schwarzschild precession in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole” Astronomy & Astrophysics  (DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202037813).