Representación artística de la precesión de Schwarzschild
Observaciones realizadas con el Very Large Telescope
(VLT) de ESO han revelado, por primera vez, que una 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 general de la relatividad de Einstein. Su
órbita tiene forma de rosetón (y no de elipse, como predijo 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 nuestra galaxia.
La Relatividad General 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 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 después, 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 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 26.000 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 20.000 millones de kilómetros (120 veces la distancia
entre el Sol y la Tierra), lo que la convierte en una de las estrellas más
cercanas que se han encontrado en órbita alrededor del gigante masivo. En su
aproximación más cercana al agujero negro, S2 atraviesa el espacio a casi el tres 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, nuestras exquisitas mediciones detectan, de manera robusta, la precesión
Schwarzschild de S2 en su camino alrededor de Sagitario A*”, declara Stefan
Gillessen, quien lideró el análisis de las mediciones publicadas hoy 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 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 rosetón. 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
Schwarzschild, no se había medido nunca antes en una estrella alrededor de un
agujero negro supermasivo.
El estudio realizado con el VLT de ESO también ayuda a los científicos a
saber más sobre los alrededores del agujero negro supermasivo del centro de
nuestra galaxia. En palabras de Guy Perrin y Karine Perraut, científicos
franceses del proyecto, “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 distribuida o posibles
agujeros negros más pequeños) que hay alrededor de Sagitario A*. Esto resulta
muy interesante para entender la formación y evolución de los agujeros negros
supermasivos”.
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 y precisión de esta nueva investigación: el
equipo realizó más de 330 mediciones en total utilizando los instrumentos GRAVITY, SINFONI y NACO. Dado que S2 tarda años en orbitar el
agujero negro supermasivo, fue crucial seguir a la estrella durante casi tres
décadas con el fin de desentrañar las complejidades de su movimiento orbital.
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 8 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 Relatividad General: vieron la luz recibida de S2
estirándose a longitudes de onda más largas a medida que la estrella pasaba
cerca de Sagitario A*. “Nuestro resultado anterior ha demostrado que la
luz emitida por la estrella experimenta la Relatividad General. Ahora hemos
demostrado 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.
Con el próximo telescopio de ESO, el Extremely Large Telescope, el
equipo cree que serían capaces de ver muchas estrellas más débiles orbitando
aún más cerca del agujero negro supermasivo. “Si tenemos suerte,
podríamos captar estrellas lo suficientemente cerca como para que realmente
sientan la rotación, el giro, del agujero negro”, declara Andreas Eckart,
de la Universidad de Colonia, otro de los científicos principales del proyecto.
Esto significaría que los astrónomos serían capaces de medir las dos cantidades,
el giro y la masa, que caracterizan a Sagitario A* y definen el espacio y el
tiempo a su alrededor. “Eso sería de nuevo un nivel completamente
diferente de probar la relatividad”, concluye Eckart.
Esta investigación se ha presentado en el artículo científico
“Detection of the Schwarzschild precession in the orbit of the star S2 near the
Galactic centre massive black hole”, que aparece en la revista Astronomy &
Astrophysics.
Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo
miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en
inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de
todos los países miembros de ESO y de otras naciones.
El nodo español de la red ESON está representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz
Zelmanovitch.
Fuente:
European Southern Observatory “ESO” / Comunicado
científico eso2006es —16 de Abril de 2020
Glosario: Very Large
Telescope Project (VLT, literalmente Telescopio Muy
Grande) es un sistema de cuatro telescopios ópticos separados, rodeados por
varios instrumentos menores. Cada uno de los cuatro instrumentos principales es
un telescopio reflector con
un espejo de 8,2 metros. El proyecto VLT forma parte del Observatorio
Europeo del Sur (ESO), la mayor organización astronómica
de Europa.
El VLT se encuentra en el Observatorio Paranal sobre el cerro Paranal en la ciudad de Taltal, una montaña de 2.635 metros localizada en el desierto de Atacama,
al norte
de Chile.
Al igual que
la mayor parte de los observatorios mundiales, el lugar ha sido elegido por su
ubicación ya que dista mucho de zonas de contaminación lumínica y posee un
clima desértico, en el que abundan las noches despejadas.
Crédito:
Wikipedia imágenes
Traducción
libre de Soca
