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Ciencias La relatividad también funciona cerca de un agujero negro

26 años de observaciones de una estrella que orbita el centro de la Vía Láctea culminan con la confirmación de la teoría de Einstein en condiciones extremas.

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Órbitas de algunas de las estrellas cercanas al agujero negro en el centro de la Vía Láctea/ESO-L. CALÇADA-SPACEENGINE.ORG

En el Universo las distancias son tan grandes y hay tanto que ver y medir que observarlo requiere mucha paciencia, la que han tenido los astrofísicos del Observatorio Europeo Austral (ESO) con su campaña de observación de una estrella durante 26 años. El premio era atractivo, sin embargo, porque se trataba de confirmar que se cumple la teoría de la relatividad general en condiciones extremas, las que imperan en las cercanías de un agujero negro.

Con los telescopios de ESO en Chile el astrónomo alemán Reinhard Genzel y su equipo han seguido el camino de la estrella S2 en su órbita, muy elíptica y con un periodo de 16 años, alrededor del agujero negro supermasivo situado en el centro de la Vía Láctea, que tiene una masa de casi cuatro millones de veces la del Sol. La estrella, como muchas otras, está siendo atraída por el gigantesco sumidero y llega a alcanzar velocidades superiores a los 25 millones de kilómetros por hora, casi un 3% de la velocidad de la luz, y a acercarse a solo cuatro veces la distancia que separa a Neptuno del Sol.

Este año, los astrónomos disponían de un nuevo y avanzado instrumento, llamado Gravity, con el que observaron el pasado mes de mayo la estrella durante su máxima aproximación al agujero negro, atravesando el fortísimo campo gravitatorio que lo rodea. Lo que no habían conseguido hace 16 años lo han conseguido ahora, gracias a la tecnología que combina los cuatro grandes telescopios VLT para hacerlos funcionar como uno solo mucho mayor. Han detectado el efecto relativista que se conoce como corrimiento al rojo gravitatorio en el espectro de la luz de la estrella captada desde la Tierra durante la máxima aproximación y han comprobado que no se adapta al modelo de Newton ni a ningún otro modelo, explica el numeroso equipo científico en los resultados publicados en la revisa Astronomy and Astrophysics. Es la curvatura del espacio-tiempo que predijo Einstein y la primera vez que se confirma la relatividad general en las cercanías de un agujero negro.

“Es la segunda vez que observamos el acercamiento de S2 al agujero negro del centro galáctico”, explica Genzel, “pero esta vez pudimos observarla con mucho más detalle. Nos hemos preparado intensamente durante años para este acontecimiento porque queríamos aprovechar lo más posible esta oportunidad única para observar los efectos relativistas”.

Ilustración de cómo al acercarse la estrella S2 al agujero negro de la Vía Láctea su color vira ligeramente al rojo. /ESO-M. KORNMESSER

El agujero negro galáctico, el más cercano a nosotros, es ahora un laboratorio para los científicos, que permite probar las ecuaciones de la relatividad general en circunstancias extremas que Einstein probablemente nunca imaginó. “En el Sistema Solar solo podemos probar las leyes de la física ahora y bajo ciertas circunstancias. Es muy importante para la astronomía comprobar que las leyes de la física siguen siendo válidas donde los campos gravitatorios son mucho mayores” dice Françoise Delplancke, directora de ingeniería en ESO.

Por su parte, el astrofísico español Xavier Barcons, director de ESO, recuerda que la organización ha trabajado con Genzel durante más de 25 años y señala que ha representado todo un desafío desarrollar los instrumentos necesarios para tomar estas sutiles medidas e instalarlos en el VLT en Paranal.

La estrella S2 terminará su vida engullida por un agujero negro como otra cuya destrucción ha conseguido captar otro numeroso equipo de astrofísicos, codirigido por el español Miguel Pérez Torres, del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA).

Un segundo agujero negro supermasivo es el causante de esta destrucción, que dio lugar a un chorro de materia que viajaba a un cuarto de la velocidad de la luz y cuyas emisiones fueron captadas por varios telescopios, algunos en las Islas Canarias. En este caso casi todo (las galaxias y el agujero negro) es más grande y está más lejos que en el anterior trabajo pero también es una primicia. Como dice Pérez Torres, “nunca antes hemos podido observar directamente la formación y evolución de un chorro debido a una muerte estelar de este tipo”, aunque sí se habían detectado unos pocos de estos fenómenos. La detección se publica en la revista Science y es el producto de casi 10 años de observaciones. Lo dicho, hace falta mucha paciencia para conocer el Universo.