Una estrella al centro de la galaxia demuestra la relatividad de Einstein
17 abril, 2020
La teoría de la relatividad es una de las propuestas científicas más importantes del siglo XX. Aún hoy siguen apareciendo confirmaciones sobre su precisión para describir al universo. Esta vez viene una del centro de la galaxia. Ahí, una estrella realiza una órbita muy particular, distinta a lo que predice la física clásica pero que concuerda con la Teoría de la Relatividad.
La trayectoria de una flor
Sagitario A se encuentra al centro de la Vía Láctea, está dentro de la constelación de Sagitario y una estrella viaja en su contorno. Se encuentra a 26 mil años luz de distancia y se reconoce como un cúmulo de estrellas pero hay algo más ahí. Bajo el modelo de universo clásico, que le debemos a Isaac Newton, la órbita de esta estrella debería seguir la forma de una elipse pero no es así.
S2 es una estrella que forma parte de este cúmulo. Por la forma en que se desplaza se deduce que viaja en torno a un agujero negro. Su distancia con él es de menos de 20 mil millones de kilómetros (120 veces la distancia entre el Sol y la Tierra). Las observaciones que se han hecho de la interacción entre estos dos permiten calcular que el hoyo negro tiene 4 millones de veces la masa del Sol, según declaraciones de Reinhard Genzel, Director del Instituto Max Plank de Física Extraterrestre, en Alemania.
Las observaciones que muestran la trayectoria de S2 tomaron casi 3 décadas. Se hicieron desde el Observatorio Austral Europeo (ESO, por sus siglas en inglés), en el desierto de Atacama, Chile. Desde el Telescopio Muy Grande (VLT, por sus siglas en inglés) se confirmó que la órbita de esta estrella no sigue una elipse, sino una roseta, una figura que recuerda la forma de las flores y sus pétalos.
La distancia entre S2 y el agujero negro de Sagitario A es pequeña. Si la comparamos con la de nuestro planeta parece pequeña pero hay que considerar que no gira en torno a otra estrella, sino a un agujero negro con una enorme gravedad. Esto provoca que viaje a una gran velocidad: casi 3% de la velocidad de la luz. A ese ritmo completa una órbita cada 16 años.
Las órbitas no circulares son comunes tanto para planetas como para estrellas. En algún momento se acercan y en otro se alejan del objeto alrededor del que giran. En el caso de S2 el punto de mayor cercanía ha servido como referencia para reconocer su trayectoria. Así, se reconoce que el camino que sigue va cambiando para formar la roseta.
La teoría de la relatividad predice con precisión cuánto cambiará la órbita respecto a las mediciones anteriores. Las observaciones sobre S2 coinciden con los resultados del cálculo matemático. Este fenómeno se conoce como precisión Schwarzschild y nunca antes se había reconocido en una estrella que orbitara a un agujero negro.
La confirmación de la órbita de S2 en torno al agujero negro de Sagitario A es el resultado de 27 años de observaciones. En total se hicieron 330 mediciones desde los instrumentos GRAVITY (un interferómetro de segunda generación), SINFONI (Acrónimo del inglés: Espectrógrafo para Campo Integral de Observaciones en la Cercanía de Infrarrojo) y NACO (Acrónimo del inglés: Sistema Óptico Adaptativo Nasmyth y Generador de Imágenes y Espectrógrafo Cercano a Infrarrojo). Fue necesario un seguimiento largo pero finalmente se tiene un trazo de su órbita.
En un futuro se podrá observar objetos menos luminosos desde el Telescopio Extremadamente Grande del ESO. “Si tenemos suerte, podremos capturar estrellas que se acerquen suficiente para realmente percibir la rotación y el spin del hoyo negro”, afirmó Andreas Eckart de la Universidad de Colonia, quien participó en el proyecto. Con esto podría calcularse la masa y el spin de Sagitario A, lo que permitiría definir el tiempo y el espacio a su alrededor. “Eso nos llevaría a un nivel completamente diferente para probar la relatividad”, agregó Eckart.