Detectan efectos de la relatividad en estrellas que orbitan agujeros negros supermasivos en el centro de la galaxia

Un nuevo análisis de datos del Very Large Telescope de ESO y de otros telescopios sugiere que las órbitas de las estrellas alrededor del agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de la Vía Láctea podrían mostrar los sutiles efectos predichos por la Teoría de la Relatividad General de Einstein.

Hay pistas que indican que la órbita de la estrella S2 se desvía ligeramente de la ruta calculada utilizando la física clásica.

Este prometedor resultado es un preludio de mediciones y pruebas mucho más precisas de la relatividad que se harán con el instrumento GRAVITY cuando la estrella S2 pase muy cerca del agujero negro en 2018.

En el centro de la Vía Láctea, a 26.000 años luz de la Tierra, se encuentra el agujero negro supermasivo más cercano, que tiene una masa de cuatro millones de veces la del Sol.

Este monstruo está rodeado por un pequeño grupo de estrellas que orbitan a gran velocidad en el fuerte campo gravitatorio del agujero negro.

Es un entorno perfecto para probar la física gravitacional y, particularmente, la teoría de la relatividad general de Einstein.

Ahora, un equipo de astrónomos alemanes y checos, ha aplicado nuevas técnicas de análisis a un conjunto de datos ya existentes de las estrellas que orbitan el agujero negro, acumulados en los últimos veinte años utilizando el VLT (Very Large Telescope) de ESO, en Chile, y otros telescopios.

Se han comparado las medidas de las órbitas de las estrellas con las predicciones hechas usando gravedad newtoniana clásica, así como predicciones de la relatividad general.

El equipo encontró pistas de un pequeño cambio en el movimiento de una de las estrellas, conocida como S2, que es consistente con las predicciones de la relatividad general.

El cambio debido a efectos relativistas supone sólo un pequeño porcentaje en la forma de la órbita, apenas una sexta parte de un grado en la orientación de la órbita.

Si esto se confirma, sería la primera vez que se ha logrado una medida de la fuerza de los efectos relativistas generales en estrellas orbitando alrededor de un agujero negro supermasivo.

Marzieh Parsa, estudiante de doctorado en la Universidad de Colonia (Alemania) y autora del artículo científico, está encantada:

“El centro galáctico es sin duda el mejor laboratorio para estudiar el movimiento de estrellas en un entorno relativista.
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Me sorprendió lo bien que podríamos aplicar los métodos que hemos desarrollado con estrellas simuladas a los datos de alta precisión para las estrellas de alta velocidad más internas, cercanas al agujero negro supermasivo”.

La alta precisión de las mediciones de posición (posible gracias a los instrumentos de óptica adaptativa de infrarrojo cercano del VLT) era esencial para el éxito del estudio.

Fue vital, no sólo durante la etapa de mayor acercamiento de las estrellas al agujero negro, sino especialmente durante la época en la que S2 estaba más lejos del agujero negro.

Los últimos datos permitieron determinar de manera exacta la forma de la órbita.

“Durante el transcurso de nuestro análisis, nos dimos cuenta de que, para determinar efectos relativistas en S2, definitivamente necesitábamos saber la órbita completa con una precisión muy alta”, comenta Andreas Eckart, líder del equipo en la Universidad de Colonia.

Además de información más precisa sobre la órbita de la estrella S2, el nuevo análisis también da la masa del agujero negro y su distancia de la Tierra con un mayor grado de precisión.

El coautor Vladimir Karas, de la Academia de Ciencias de Praga (República Checa), está entusiasmado con el futuro: “Esto abre una vía para hacer más teoría y experimentos en este área de la ciencia”.

Este análisis es un preludio de un período emocionante para las observaciones del centro galáctico por parte de astrónomos de todo el mundo.

En 2018 la estrella S2 se acercará mucho al agujero negro supermasivo.

Esta vez, el instrumento GRAVITY, desarrollado por un gran consorcio internacional liderado por el Instituto Max-Planck de Física Extraterrestre (en Garching, Alemania), e instalado en el interferómetro del VLT, estará disponible para ayudar a medir la órbita con mucha más precisión de la que se alcanza actualmente.

No sólo se espera que GRAVITY, que ya está realizando mediciones de alta precisión del centro galáctico, revele con claridad los efectos relativistas generales, sino que tambien los astrónomos puedan también buscar desviaciones de la relatividad general que podrían revelar nueva física.

Fuente: Noticias de la Ciencia