A 26.000 años luz se encuentra uno de los agujeros negros supermasivos —es decir, que tiene una masa cuatro millones de veces mayor que la del Sol— más cercano a la Tierra, que es un excelente lugar para hacer observaciones. Como las que ha llevado a cabo el Observatorio Europeo Austral (ESO por sus siglas en inglés), situado en Chile, gracias al Telescopio VLT, por lo que ha podido probar que la teoría de la relatividad general de Albert Einstein también se cumple en estos objetos. ¿Qué es lo que han observado los investigadores?
Alrededor del campo magnético extremo de este agujero negro pasa un grupo de estrellas. Por esto, es el lugar perfecto para explorar la física gravitacional. En este caso han seguido a la estrella S2 por su paso muy cerca del agujero negro durante el pasado mes de mayo. En el punto más cercano, según explican los investigadores, la estrella estaba a menos de 20 mil millones de kilómetros del agujero negro y su velocidad era de 25 millones de kilómetros por hora, es decir, casi el 3% de la velocidad de la luz.
Los astrofísicos compararon las mediciones de posición y velocidad de GRAVITY Y SINFONI, dos instrumentos del VLT, respectivamente, junto con observaciones previas de S2 usando otros instrumentos y cuyos resultados fueron revelados el pasado año, con la gravedad newtoniana, la relatividad general y otras teorías de la gravedad. Y han dado como resultado que las predicciones de Newton son inconsistentes. En cambio, sí están de acuerdo con las predicciones de la relatividad general predicha por Einstein. Más de cien años después de que publicara su artículo presentando las ecuaciones de la relatividad general, se ha demostrado que tiene razón.
La teoría de la relatividad de Einstein resiste, incluso en escalas galácticas
Las mediciones “extremadamente precisas”, según indican desde la ESO en un comunicado de prensa, fueron realizadas por un equipo internacional dirigido por Reinhard Genzel del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) en Garching, Alemania. Lo han conseguido en colaboración con investigadores de todo el mundo, en el Observatorio de París—PSL, la Universidad de Grenoble Alpes, CNRS, el Instituto Max Planck de Astronomía, la Universidad de Colonia, el CENTRA portugués — Centro de Astrofísica e Gravitação y ESO. Los resultados son la culminación de 26 años de observaciones cada vez más precisas del centro de la Vía Láctea utilizando instrumentos de ESO.
Segunda observación de S2
Hace un año, esta estrella ya fue protagonista de un estudio que trataba de demostrar la teoría de Albert Einstein. Sin embargo, aún no estaba en una posición tan cercana como la del pasado mayo, así que solo pudieron ver el potencial de este pequeño laboratoio en el cielo. "Nuestras primeras observaciones de S2 con GRAVITY, hace unos dos años, ya demostraron que tendríamos el laboratorio ideal de agujeros negros", agrega Frank Eisenhauer (MPE), investigador principal de GRAVITY y el espectrógrafo SINFONI. "Durante el paso de la estrella incluso pudimos detectar el tenue resplandor alrededor del agujero negro en la mayoría de las imágenes, lo que nos permitió seguir con precisión a S2 en su órbita, lo que finalmente llevó a la detección del desplazamiento al rojo gravitacional en el espectro de la estrella.
El último reto de Einstein se esconde cerca del agujero negro del centro de la Vía Láctea
"Esta vez, gracias a la instrumentación mejorada, pudimos observar la estrella con una resolución sin precedentes", explica Genzel. "Nos hemos estado preparando para este evento durante varios años, ya que queríamos aprovechar al máximo esta oportunidad única de observar los efectos relativistas generales". Y así ha sido, los científicos se encontraron con uno de estos efectos tan esperado, el desplazamiento al rojo gravitacional.
En el caso de S2 observaron este efecto, que concuerda con lo predicho por la teoría de Einstein, que se produce porque debido al campo gravitacional del agujero negro estira la luz que produce la estrella. El desplazamiento al rojo gravitacional se puede ver porque hay un cambio en la longitud de onda de la luz de S2, que tira hacia el rojo en el espectro electromagnético. Pero, lo más importante, es que es la primera vez que esta predicción se ha observado en el movimiento de una estrella alrededor de un agujero negro supermasivo.
Para los astrofísicos es “muy importante verificar que estas leyes [de la física] siguen siendo válidas donde los campos gravitacionales son mucho más fuertes”, señala Françoise Delplancke, jefa del Departamento de Ingeniería de Sistemas de ESO al hablar sobre la importancia de estas observaciones.
Los investigadores esperan que seguir mirando a este agujero negro supermasivo, suponga encontrando otros efectos relativistas más pronto que tarde. Un ejemplo, que los científicos esperan comprobar en los próximos años es una pequeña rotación de la órbita de la estrella —que se conoce como métrica de Schwarzschild— a medida que va alejándose de este objeto.
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