Una estrella orbitando el agujero negro central de la Vía Láctea certifica la relatividad general de Einstein


En el centro de la Vía Láctea se esconde Sagitario A *, un agujero negro supermasivo que es cuatro millones de veces la masa del Sol. Ubicado a 26,000 años luz de distancia, Sagitario A * y un denso cúmulo de estrellas a su alrededor proporcionan un laboratorio único para evaluar la física en un régimen de gravedad inexplorado y extremo.

Una de estas estrellas, S2 (también conocida como S0-2), se mueve hacia Sagitario A * llegando en su distancia más cercana a menos de 20 mil millones de km. En su aproximación más cercana al agujero negro, S2 se precipita por el espacio a casi el 3% de la velocidad de la luz, completando una órbita una vez cada 16 años. Nuevas observaciones realizadas con el Very Large Telescope (VLT) de ESO han revelado que S2 se mueve tal como lo predice la teoría general de la relatividad de Einstein. Su órbita tiene forma de roseta, y no como una elipse como lo predice la teoría de la gravedad de Newton.

La precesión
La mayoría de las estrellas y planetas tienen una órbita no circular y, por lo tanto, se acercan y se alejan del objeto por el que giran.

La precesión o movimiento de precesión nutación es el movimiento asociado con el cambio de dirección en el espacio, que experimenta el eje instantáneo de rotación de un cuerpo. Un ejemplo de precesión lo tenemos en el movimiento que realiza una peonza o trompo en rotación. Cuando su eje de rotación no es vertical, la peonza posee un movimiento de «cabeceo» similar al de precesión.

La órbita de S2 está en 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 se gira con respecto a la anterior, creando una forma de roseta.

La relatividad general proporciona una predicción precisa de cuánto cambia la órbita y las últimas mediciones de esta investigación coinciden exactamente con la teoría de Einstein.

Este efecto, conocido como la precesión de Schwarzschild, nunca antes se había medido en una estrella alrededor de un agujero negro supermasivo.

"Después de seguir a la estrella en su órbita durante más de dos décadas y media, nuestras exquisitas mediciones detectan con firmeza la precesión Schwarzschild de S2 en su camino alrededor de Sagitario A *", dijo el Dr. Stefan Gillessen, astrónomo del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre.

"La relatividad general de Einstein predice que las órbitas unidas de un objeto alrededor de otro no están cerradas, como en la gravedad newtoniana, sino que avanzan hacia el plano de movimiento", dijo el Dr. Reinhard Genzel, Director del Instituto Max Planck e investigador en la Universidad de California, Berkeley.

"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 de Sagitario A * en el centro de la Vía Láctea".

"Esta innovadora observación fortalece la evidencia de que Sagitario A * debe ser un agujero negro supermasivo de 4 millones de veces la masa del Sol".



El estudio también ayudó a los astrónomos a aprender más sobre la vecindad disponible del agujero negro central de la Vía Láctea, Sagitario A *.

"Debido a que las mediciones de S2 encajan tan bien en la relatividad general, podemos establecer límites estrictos sobre la cantidad de material invisible, como la materia oscura distribuida o posibles agujeros negros más pequeños, que está presente alrededor de Sagitario A *", dijo Dr. Guy Perrin, astrónomo del Observatorio de París, y la Dra. Karine Perraut de la Universidad Grenoble Alpes.

"Esto es de gran interés para comprender la formación y evolución de los agujeros negros supermasivos".

Los hallazgos aparecen en la revista científica Astronomy & Astrophysics.

Referencia del documento científico:
R. Abuter et al (GRAVITY Collaboration). 2020. Detección de la precesión de Schwarzschild en la órbita de la estrella S2 cerca del agujero negro masivo del centro galáctico. A&A, Volumen 636, Número de artículo L5, Número de página (s) 14, publicado en línea el 16 de abril; doi: 10.1051 / 0004-6361 / 202037813

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