Agujeros negros y estrellas súper veloces

¿Se imaginan un telescopio de 130 metros de diámetro? Grande, ¿no? Como supondrán, es poco viable construir un telescopio de esas dimensiones, pero se pueden conseguir los resultados que se obtendrían con este gran telescopio a través de una técnica llamada interferometría: consiste en combinar la luz de varios telescopios cercanos para aumentar la precisión de observación. Para que se hagan una idea, cada uno de los cuatro telescopios unitarios del VLT (Very Large Telescope) de ESO en Chile tienen un diámetro de 8,2 metros, pero si se combinan para formar el interferómetro, su potencia es la equivalente a ese telescopio de 130 metros, siendo la resolución obtenida 15 veces mayor que uno de los telescopios por separado.

La luz que captan los cuatro telescopios se canaliza hacia una salida donde se insertan los instrumentos pertinentes. Y uno de estos instrumentos acaba de hacer sus primeras observaciones de prueba. Se trata de GRAVITY, un instrumento cuyo principal objetivo es realizar detalladas observaciones de los alrededores del agujero negro supermasivo situado en el centro de nuestra Vía Láctea, a unos 25.000 años luz en dirección a la constelación de Sagitario.

Image of the galactic centre. For the interferometric GRAVITY observations the star IRS 16C was used as a reference star, the actual target was the star S2. The position of the centre, which harbours the (invisible) black hole known as Sgr A*,with 4 million solar masses, is marked by the orange cross.

Imagen del centro galáctico, dodne IRS 16C es una estrella utilizada como referencia, siendo S2 la estrella objetivo. La cruz naranja indica la posición del agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia, conocido como Sgr A*. Créditos: ESO/MPE/S. Gillessen et al. (ampliar imagen).

En estas primeras observaciones de prueba han analizado una estrella conocida como S2 que orbita con un período de 16 años al agujero negro antes mencionado, poniendo de manifiesto la sensibilidad del instrumento ya que fue capaz de observar esta débil estrella en tan solo unos minutos de observación. Y a pesar de que desde 2002 ya se conocen las posiciones de las estrellas que orbitan este agujero negro, el hecho de tener una mayor precision en las trayectorias, permitirá a los astrónomos estudiar el campo gravitatorio alrededor del agujero negro.

De hecho, son tan precisas estas observaciones que el equivalente sería medir la posicion de un objeto en la superficie de la Luna con un margen de centímetros, lo que permitirá determinar si el movimiento observado se ajusta o no a lo predicho por Albert Einstein en su Teoría General de la Relatividad. «Cuando pudimos ver la luz de la estrella interferida después de ocho años de duro trabajo, fue un momento fantástico para todos», comenta el jefe científico de GRAVITY, Frank Einsenhauer del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (Alemania).

This artist’s impression shows stars orbiting the supermassive black hole at the centre of the Milky Way. In 2018 one of these stars, S2, will pass very close to the black hole and this event will be the best opportunity to study the effects of very strong gravity and test the predictions of Einstein’s general relativity in the near future. The GRAVITY instrument on the ESO Very Large Telescope Interferometer is the most powerful tool for measuring the positions of these stars in existence and it was successfully tested on the S2 star in the summer of 2016. The orbit of S2 is shown in red and the position of the central black hole is marked with a red cross.

Esta impresión artística que muestra la órbita y posición en 2018 de la estrella S2 con respecto al agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, marcado con el aspa roja. Créditos: ESO/L. Calçada (ampliar imagen).

Este instrumento llega en un buen momento, porque en 2018 la estrella S2 estará en su punto más cercano al agujero negro, a tan solo 17 horas luz de distancia, y viajará a una velocidad de unos 30 millones de Km/h, o lo que es lo mismo, un 2,5% de la velocidad de la luz, donde los efectos predichos por la Teoría Relatividad General serán más pronunciados. GRAVITY obtendrá unos datos que no se volverán a repetir en 16 años.

Referencias

Gillesen, S. et al (2009-1). «Monitoring stellar orbits around the Massive Black Hole in the Galactic Center». The Astrophysical Journal 692 : 1075–1109. DOI: 10.1088/0004-637X/692/2/1075 (Ver).
Gillesen, S. et al (2009-2). «The orbit of the star S2 around SGR A* from Very Large Telescope and Keck data». The Astrophysical Journal 707 : L114–L117) (Ver).
Successful First Observations of Galactic Centre with GRAVITY. (Ver).
Unprecedented 16-Year Long Study Tracks Stars Orbiting Milky Way Black Hole. (Ver).