31 Ago Estrella S301: la más rápida de la Vía Láctea

Publicado a las 18:13h en AstroNews por Fernando Neira Paz 0 Comentarios

La estrella S301 es, según los astrónomos, la más rápida de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y orbita Sagitario A*, el agujero negro situado en su centro.

La estrella S301 ha sido detectada con el Interferómetro del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (VLTI de ESO). S301 alcanza velocidades de 25.000 km/s mientras se desplaza alrededor del agujero negro, cuya masa equivale a cuatro millones de soles.

S301 se aproxima a Sagitario A* más que cualquier otra estrella observada hasta ahora, tanto que experimenta los efectos de la rotación del agujero negro.

Moviéndose al 8 % de la velocidad de la luz

«Décadas de cuidadoso seguimiento de las estrellas que orbitan el agujero negro central de nuestra galaxia, Sagitario A*, han conducido a este importante descubrimiento de una estrella muy prometedora. Debido a que orbita tan cerca de Sagitario A*, la estrella S301 abre una nueva ventana al estudio de las propiedades fundamentales del espacio-tiempo en este entorno extremo dominado por un agujero negro», afirma el premio Nobel Reinhard Genzel, director del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), en Garching, Alemania.

«Lo especial de esta estrella es que orbita Sagitario A* en una órbita extremadamente cerrada, tardando solo 8,7 años en completarla, y que se aproxima al agujero negro hasta una distancia de apenas 12 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Esto no tiene precedentes», afirma Felix Mang, estudiante de doctorado del MPE.

Durante su máxima aproximación al agujero negro, la estrella S301 viaja a unos 25.000 kilómetros por segundo (100.000 veces más rápido que un avión comercial, o a más del 8 % de la velocidad de la luz), lo que la convierte en la estrella más rápida de la Vía Láctea.

S301 también se acerca a Sagitario A* más que cualquier otra estrella observada hasta ahora, aproximándose al agujero negro hasta una distancia comparable a la que separa Saturno del Sol.

S301 permitirá medir la rotación de Sagitario A*

Debido a esta extrema proximidad a Sagitario A*, la estrella S301 es la primera estrella conocida que podría utilizarse para medir directamente la rotación de un agujero negro.

Esta imagen muestra la trayectoria de la estrella S301 alrededor de Sagitario A*. Los rombos representan las mediciones realizadas con el instrumento GRAVITY del VLTI. Como referencia, se muestra el tamaño de la órbita de Neptuno.S301 orbita alrededor de Sagitario A* cada 8 años. A medida que lo hace, su órbita va rotando y forma una especie de roseta. Este efecto, conocido como **precesión de Schwarzschild**, ya había sido medido alrededor de Sagitario A* y se produce independientemente de que el agujero negro rote o no. Sin embargo, si el agujero negro rota, entra en juego un efecto diferente: A medida que el agujero negro gira, arrastra y retuerce el espacio-tiempo que lo rodea, un fenómeno conocido como efecto Lense-Thirring. La estrella S301 se aventura tan cerca del agujero negro que podría verse afectada por este fenómeno. — Esta imagen muestra la trayectoria de la estrella S301 alrededor de Sagitario A*. Los rombos representan las mediciones realizadas con el instrumento GRAVITY del VLTI. Como referencia, se muestra el tamaño de la órbita de Neptuno.S301 orbita alrededor de Sagitario A* cada 8 años. A medida que lo hace, su órbita va rotando y forma una especie de roseta. Este efecto, conocido como «precesión de Schwarzschild», ya había sido medido alrededor de Sagitario A* y se produce independientemente de que el agujero negro rote o no. Sin embargo, si el agujero negro rota, entra en juego un efecto diferente: A medida que el agujero negro gira, arrastra y retuerce el espacio-tiempo que lo rodea, un fenómeno conocido como efecto Lense-Thirring. La estrella S301 se aventura tan cerca del agujero negro que podría verse afectada por este fenómeno.

Como ocurre con la mayoría de los objetos de nuestro Universo, los astrónomos predicen que Sagitario A* gira sobre sí mismo.

Según la teoría general de la relatividad de Einstein, un agujero negro en rotación arrastra consigo el espacio-tiempo y lo retuerce, lo que afecta a las órbitas de las estrellas circundantes.

Este efecto se percibe con mayor intensidad en los objetos que orbitan a corta distancia alrededor de agujeros negros que giran rápidamente.

«Con esta estrella esperamos poder medir, durante los próximos diez años, el giro del agujero negro», afirma Mang. Stefan Gillessen, investigador del MPE, añade: «Por primera vez, seríamos capaces de medir de forma muy directa la rotación de un agujero negro masivo, lo que constituiría una prueba fundamental de la teoría de Einstein».

Juan Osorno, astrónomo del Observatorio LIRA de París–PSL, en Francia, que también tuvo un papel clave en el estudio, añade: «Sin esta estrella, tendríamos que medir el movimiento de otras estrellas durante varias décadas más para poder siquiera acercarnos a medir la rotación del agujero negro».

Cuatro telescopios de 8 metros para observar una estrella casi imperceptible

Encontrar la estrella S301, que en el cielo parece dos mil millones de veces más débil que Betelgeuse, la estrella anaranjada de la constelación de Orión, no fue tarea fácil.

Esta fotografía muestra cuatro láseres en el Observatorio de Paranal de ESO, cada uno de ellos proyectado desde uno de los cuatro telescopios de ocho metros instalados en el observatorio. El lanzamiento de estos láseres representa un hito importante para el Interferómetro del Very Large Telescope de ESO (VLTI), que combina la luz procedente de estos telescopios de ocho metros, y para el proyecto GRAVITY+, una importante y compleja actualización del VLTI.

El equipo utilizó el VLTI, una instalación situada en el Observatorio de Paranal de ESO, en Chile, y su instrumento GRAVITY, conocido actualmente como GRAVITY+ tras una actualización de su infraestructura.

La gran capacidad del VLTI reside en su habilidad para combinar la luz de cuatro telescopios de 8 metros y crear un telescopio «virtual» con una resolución espacial 15 veces superior a la de un único telescopio de 8 metros.

«A nivel mundial, Paranal es el único lugar donde se pueden realizar este tipo de observaciones, porque ningún otro observatorio del mundo dispone de cuatro telescopios de 8 metros capaces de trabajar conjuntamente como un interferómetro», afirma el coautor Frank Eisenhauer, investigador principal de GRAVITY+ y director del MPE.

Con GRAVITY, y posteriormente con GRAVITY+, el equipo logró captar una primera imagen de la estrella S301 en la primavera de 2023 y desde entonces la ha seguido para determinar con mayor precisión su órbita.

También pudieron reconstruir la historia orbital de S301 hasta 2017 y descubrieron que realizó su última máxima aproximación al agujero negro central a principios de 2023.

S301, la estrella superviviente de un sistema binario

Las propiedades orbitales de S301, y el hecho de que las estrellas no pueden formarse tan cerca de un agujero negro masivo, indican que probablemente formaba parte de un sistema binario que fue desgarrado por las fuerzas de marea de Sagitario A*.

Durante este proceso, la estrella S301 quedó atrapada por la gravedad del agujero negro, mientras que su estrella compañera salió despedida a gran velocidad, probablemente suficiente para abandonar por completo la galaxia.

Las observaciones de seguimiento con GRAVITY+ y con el instrumento MICADO del futuro Extremely Large Telescope (ELT) de ESO serán cruciales para seguir la trayectoria de S301 durante la próxima década, cuando realice su siguiente máxima aproximación en 2031.

Observar al menos dos órbitas completas de S301 permitirá determinar su trayectoria con una precisión suficiente para que el equipo pueda establecer directamente, por primera vez, la rotación de Sagitario A*.