La Estrella Más Rápida de la Vía Láctea Desafía al Agujero Negro del Centro de Nuestra Galaxia
Una nueva estrella acaba de establecer un récord extraordinario en el corazón de nuestra galaxia. S301 es la estrella más rápida conocida de la Vía Láctea y completa su órbita alrededor de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo situado en el centro galáctico, a velocidades que alcanzan los 25.000 kilómetros por segundo.
Pero su velocidad no es lo más sorprendente. S301 se acerca tanto a Sagitario A* que su movimiento está empezando a revelar los efectos de la propia rotación del agujero negro. Si los astrónomos consiguen seguir su trayectoria durante los próximos años, esta estrella podría convertirse en una herramienta única para medir directamente el giro de Sagitario A*.
Una estrella que viaja a 25.000 kilómetros por segundo
S301 alcanza su máxima velocidad cuando pasa por el punto más cercano de su órbita alrededor de Sagitario A*. En ese momento se desplaza a unos 25.000 km/s, más de 100.000 veces la velocidad de un avión comercial y equivalente a más del 8 % de la velocidad de la luz.
Con estas cifras, S301 se convierte en la estrella más rápida observada hasta ahora en nuestra galaxia. Su órbita alrededor del agujero negro dura aproximadamente 8,7 años, una duración sorprendentemente corta si tenemos en cuenta las enormes dimensiones de las órbitas estelares habituales.
La estrella también posee otro récord: es la que más cerca se ha observado de Sagitario A*. Durante su máxima aproximación llega a situarse a unos 1.780 millones de kilómetros del agujero negro, aproximadamente 12 veces la distancia entre la Tierra y el Sol y solo un 20 % más que la distancia media entre el Sol y Saturno.
Sagitario A*: un monstruo de cuatro millones de masas solares
En el centro de la Vía Láctea se encuentra Sagitario A*, un agujero negro supermasivo con una masa equivalente a unos cuatro millones de veces la del Sol.
Aunque los agujeros negros no pueden observarse directamente mediante la luz que emiten, los astrónomos pueden estudiar su influencia sobre los objetos que los rodean. Durante décadas, el seguimiento de las estrellas del centro galáctico ha permitido reconstruir sus órbitas y demostrar la existencia de este objeto extremadamente compacto. Observaciones anteriores con el Very Large Telescope de ESO ya habían mostrado cómo las estrellas cercanas siguen trayectorias determinadas por el intenso campo gravitatorio de Sagitario A*.
Ahora S301 ofrece algo todavía más interesante: su proximidad al agujero negro hace que su órbita sea sensible no solo a la enorme gravedad de Sagitario A*, sino también a su rotación.
El agujero negro arrastra el espacio-tiempo
Según la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, un agujero negro que gira no permanece aislado del espacio que lo rodea. Su rotación provoca un fenómeno conocido como arrastre de marco o efecto Lense-Thirring, mediante el cual el espacio-tiempo es arrastrado y retorcido alrededor del agujero negro.
Este efecto resulta especialmente importante cuando un objeto se mueve muy cerca de un agujero negro en rotación. La trayectoria de S301 podría mostrar precisamente esas pequeñas alteraciones producidas por el giro de Sagitario A*.
Hasta ahora, determinar directamente cuánto gira el agujero negro del centro de nuestra galaxia ha sido extremadamente difícil. Las estrellas conocidas necesitaban muchas décadas de observaciones para que sus órbitas pudieran revelar una señal suficientemente clara.
S301 podría cambiar esta situación.
Una ventana para medir el giro de Sagitario A*
Los investigadores calculan que el seguimiento de S301 durante la próxima década podría permitir determinar el espín de Sagitario A*. Para conseguirlo será necesario observar con enorme precisión cómo cambia su trayectoria orbital.
El equipo ha podido reconstruir la historia orbital de S301 hasta 2017. Las observaciones indican que su aproximación más reciente al agujero negro tuvo lugar a comienzos de 2023, mientras que el próximo gran encuentro está previsto para 2031.
Observar al menos dos órbitas completas permitirá restringir mucho mejor los parámetros de su trayectoria. Si las mediciones alcanzan la precisión necesaria, los astrónomos podrían obtener por primera vez una medición directa de la rotación de un agujero negro supermasivo mediante el movimiento de una estrella.
El resultado supondría una nueva prueba de la relatividad general en uno de los entornos gravitatorios más extremos que podemos estudiar.
Detectar S301 fue todo un desafío
Encontrar esta estrella no fue sencillo. Desde la Tierra, S301 aparece aproximadamente dos mil millones de veces más débil que Betelgeuse, una de las estrellas más brillantes y conocidas de la constelación de Orión.
Para localizarla y seguir su movimiento, el equipo recurrió al Interferómetro del Very Large Telescope (VLTI) de ESO, situado en el Observatorio Paranal, en Chile, utilizando el instrumento GRAVITY+. Este sistema combina la luz captada por cuatro telescopios de 8 metros para crear un telescopio virtual con una resolución espacial muy superior a la que podría conseguir uno de ellos por separado.
Las primeras observaciones de S301 se realizaron en la primavera de 2023 con GRAVITY y posteriormente con GRAVITY+. A partir de entonces, los investigadores pudieron seguir su movimiento y reconstruir parte de su trayectoria orbital.
¿De dónde procede esta estrella?
La propia existencia de S301 tan cerca de Sagitario A* plantea otra pregunta: ¿cómo llegó hasta allí?
Las estrellas no deberían poder formarse en las condiciones extremas que existen tan cerca de un agujero negro supermasivo. Por ello, los investigadores creen que S301 podría haber formado parte originalmente de un sistema estelar binario, compuesto por dos estrellas.
La hipótesis es que las enormes fuerzas de marea de Sagitario A* desgarraron el sistema. Una de las estrellas quedó atrapada en una órbita alrededor del agujero negro, mientras que su compañera habría sido expulsada a una velocidad tan elevada que podría incluso haber abandonado la Vía Láctea.
Este tipo de interacción podría explicar cómo S301 terminó siguiendo una trayectoria tan extrema alrededor del corazón de nuestra galaxia.
El próximo gran objetivo: 2031
La historia de S301 apenas acaba de comenzar. Los astrónomos continuarán observándola durante los próximos años con GRAVITY+ y, en el futuro, con nuevos instrumentos capaces de estudiar con todavía mayor precisión el centro de la Vía Láctea.
Entre ellos estará MICADO, que se instalará en el futuro Extremely Large Telescope (ELT) de ESO. Estas observaciones serán fundamentales para seguir el movimiento de S301 y comprobar cómo evoluciona su órbita.
El próximo acercamiento previsto para 2031 será especialmente importante. Cada nueva posición de la estrella permitirá comparar las predicciones de la relatividad general con el movimiento real de S301.
Si todo sale como esperan los investigadores, esta estrella extraordinariamente rápida podría hacer algo que hasta ahora parecía fuera de alcance: decirnos cuánto gira el agujero negro supermasivo que habita en el centro de la Vía Láctea. Una noticia muy esperada para los amantes de la astronomía.