El agujero negro supermasivo más cercano a la Tierra, oscurecido por espesas nubes de polvo, se encuentra a 26.000 años luz de distancia, en el centro de la Vía Láctea. Este monstruo gravitatorio, con una masa cuatro millones de veces la del Sol, está rodeado por un pequeño grupo de estrellas orbitando a su alrededor a gran velocidad. Este ambiente extremo (el campo gravitatorio más potente de nuestra galaxia), es el lugar perfecto para explorar la física de la gravedad y, en concreto, para probar la teoría de la Relatividad General de Einstein.
Nuevas observaciones infrarrojas llevadas a cabo con instrumentos extremadamente sensibles del Very Large Telescope (VLT), situado en el Observatorio Europeo Austral (ESO), en Chile, han permitido a los astrónomos seguir a una de estas estrellas, llamada S2, a medida que pasaba muy cerca del agujero negro durante mayo de 2018. En el punto más cercano esta estrella estaba a una distancia de menos de 20.000 millones de kilómetros del agujero negro y se movía a una velocidad superior a 25 millones de kilómetros por hora, casi un 3% de la velocidad de la luz. Las mediciones sobre su posición y velocidad han mostrado que las predicciones de la Relatividad son correctas.
En efecto, los investigadores compararon las medidas de posición y velocidad de S2 obtenidas por el VLT y otras mediciones obtenidas anteriormente con las predicciones de la gravedad newtoniana, la Relatividad General y otras teorías de la gravedad. Los resultados no concordaron con las predicciones newtonianas y encajaron perfectamente con las predicciones de la Relatividad General.
«Es la segunda vez que hemos observado el paso cercano de S2 alrededor del agujero negro en nuestro centro galáctico. Pero, esta vez, debido a que contamos con mejor instrumentación, pudimos observar la estrella con una resolución sin precedentes», explica Reinhard Genzel, líder de la investigación y científico del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) en Garching (Alemania). «Nos hemos estado preparando intensamente para este evento durante varios años, ya que queríamos aprovechar al máximo esta oportunidad única de observar los efectos relativistas generales».
Estas medidas extremadamente precisas fueron hechas por un equipo internacional y son la culminación de una serie de observaciones del centro de la Vía Láctea, las más precisas hechas nunca, llevadas a cabo a lo largo de 26 años con instrumentos de ESO.
El laboratorio más extremo
Las nuevas medidas revelan claramente un efecto llamado desplazamiento al rojo gravitacional. A causa de esto, la luz de la estrella se desplaza a longitudes de onda más largas por el fuerte campo gravitatorio del agujero negro. Este cambio en la longitud de onda de la luz de S2 coincide precisamente con la predicha por la teoría de la Relatividad General de Einstein.
Es la primera vez que esta desviación de las predicciones de la teoría newtoniana de la gravedad, más simple, se ha observado en el movimiento de una estrella alrededor de un agujero negro supermasivo. Por tanto, más de cien años después de establecer las ecuaciones de la Relatividad General, Einstein ha demostrado estar en lo cierto en un laboratorio más extremo del que pudo imaginar
«Nuestras primeras observaciones de S2, con GRAVITY (uno de los instrumentos de VLT) hace unos dos años, ya demostraron que tenemos el agujero negro ideal para usarlo como laboratorio», apunta Frank Eisenhauer (MPE), coautor del estudio.
«Durante el acercamiento –añade–, podíamos incluso detectar el débil resplandor alrededor del agujero negro en la mayoría de las imágenes, lo que nos permitió seguir a la estrella en su órbita con mucha precisión: esto, en última instancia, nos llevó a la detección del desplazamiento al rojo gravitacional en el espectro de S2».
Françoise Delplancke, jefa del departamento de Ingeniería de Sistemas en ESO, explica el significado de las observaciones: «Aquí, en el Sistema Solar, sólo podemos probar las leyes de la física ahora y bajo ciertas circunstancias. Por lo tanto, en astronomía, es muy importante comprobar que estas leyes también son válidas allí donde los campos gravitatorios son mucho más fuertes».
Actualmente se siguen realizando observaciones y se espera que estas confirmen muy pronto otro efecto relativista –una pequeña rotación de la órbita de la estrella conocida como precesión de Schwarzschild– a medida S2 se aleja del agujero negro.
Con información de ABC.ES
