Lunes 10 de Diciembre de 2018
Oscurecido por densas nubes de polvo absorbente, el agujero negro supermasivo más cercano a la Tierra se encuentra a 26.000 años luz de distancia en el centro de la Vía Láctea. Este monstruo gravitatorio, que tiene una masa cuatro millones de veces mayor que la del Sol, está rodeado por un pequeño grupo de estrellas que orbitan alrededor de él a gran velocidad. Este entorno extremo, el campo gravitatorio más fuerte de nuestra galaxia, lo convierte en el lugar perfecto para explorar la física gravitatoria y, en particular, para probar la teoría general de la relatividad de Einstein. Nuevas observaciones infrarrojas del sensible GRAVITY, SINFONI y NACO, instrumentos del Very Large Telescope, han permitido a los astrónomos seguir una de estas estrellas, a la que llamaron S2, que pasó muy cerca del agujero negro durante mayo de 2018. En el punto más cercano, esta estrella se encontraba a menos de veintemil millones de kilómetros del agujero negro y se movía a una velocidad superior a los 25 millones de kilómetros por hora, casi el tres por ciento de la velocidad de la luz.
El equipo comparó las mediciones de posición y velocidad de GRAVITY y SINFONI respectivamente, junto con las observaciones previas de S2 utilizando otros instrumentos, con las predicciones de la gravedad newtoniana, la relatividad general y otras teorías de la gravedad. Los nuevos resultados son inconsistentes con las predicciones newtonianas y están en excelente acuerdo con las predicciones de la relatividad general. Estas medidas extremadamente precisas fueron realizadas por un equipo internacional liderado por Reinhard Genzel del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, en Garching, Alemania, junto con colaboradores de todo el mundo, en el Observatorio de París, la Université Grenoble Alpes, CNRS, el Instituto Max Planck de Astronomía, la Universidad de Colonia, el CENTRA portugués Centro de Astro fi sica y Gravitação y ESO. Las observaciones son la culminación de una serie de 26 años de observaciones cada vez más precisas del centro de la Vía Láctea utilizando instrumentos de ESO.
El equipo comparó las mediciones de posición y velocidad de GRAVITY y SINFONI respectivamente, junto con las observaciones previas de S2 utilizando otros instrumentos, con las predicciones de la gravedad newtoniana, la relatividad general y otras teorías de la gravedad. Los nuevos resultados son inconsistentes con las predicciones newtonianas y están en excelente acuerdo con las predicciones de la relatividad general. Estas medidas extremadamente precisas fueron realizadas por un equipo internacional liderado por Reinhard Genzel del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, en Garching, Alemania, junto con colaboradores de todo el mundo, en el Observatorio de París, la Université Grenoble Alpes, CNRS, el Instituto Max Planck de Astronomía, la Universidad de Colonia, el CENTRA portugués Centro de Astro fi sica y Gravitação y ESO. Las observaciones son la culminación de una serie de 26 años de observaciones cada vez más precisas del centro de la Vía Láctea utilizando instrumentos de ESO.
“Esta es la segunda vez que observamos el paso cercano de S2 alrededor del agujero negro ubicado en nuestro centro galáctico. Pero esta vez, debido a una mejor instrumentación, pudimos observar a la estrella con una resolución sin precedentes", explica Genzel. “Nos hemos estado preparando intensamente para este evento durante varios años, ya que queríamos aprovechar al máximo esta oportunidad única para observar los efectos relativistas generales”. Las nuevas mediciones revelan claramente un efecto llamado desplazamiento gravitacional al rojo. La luz de la estrella se estira a longitudes de onda más largas por el campo gravitatorio muy fuerte del agujero negro. Y el cambio en la longitud de onda de la luz desde S2 coincide precisamente con el predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein. Esta es la primera vez que esta desviación de las predicciones de la teoría newtoniana más simple de la gravedad se observa en el movimiento de una estrella alrededor de un agujero negro supermasivo.
El equipo utilizó SINFONI para medir la velocidad de S2 hacia y desde la Tierra y el instrumento GRAVITY en el Interferómetro VLT (VLTI) para realizar mediciones extraordinariamente precisas de la posición cambiante de S2 para definir la forma de su órbita. GRAVITY crea imágenes tan nítidas que puede revelar el movimiento de la estrella de noche a noche a medida que pasa cerca del agujero negro, a 26.000 años luz de la Tierra. "Nuestras primeras observaciones de S2 con GRAVITY , hace aproximadamente dos años, ya mostraron que tendríamos el laboratorio ideal de agujeros negros", agrega Frank Eisenhauer, investigador principal de GRAVITY y el espectrógrafo SINFONI. “Durante el pasaje cercano, incluso pudimos detectar el débil resplandor alrededor del agujero negro en la mayoría de las imágenes, lo que nos permitió seguir con precisión a la estrella en su órbita, lo que finalmente llevó a la detección del desplazamiento al rojo gravitacional en el espectro de S2”.
El equipo utilizó SINFONI para medir la velocidad de S2 hacia y desde la Tierra y el instrumento GRAVITY en el Interferómetro VLT (VLTI) para realizar mediciones extraordinariamente precisas de la posición cambiante de S2 para definir la forma de su órbita. GRAVITY crea imágenes tan nítidas que puede revelar el movimiento de la estrella de noche a noche a medida que pasa cerca del agujero negro, a 26.000 años luz de la Tierra. "Nuestras primeras observaciones de S2 con GRAVITY , hace aproximadamente dos años, ya mostraron que tendríamos el laboratorio ideal de agujeros negros", agrega Frank Eisenhauer, investigador principal de GRAVITY y el espectrógrafo SINFONI. “Durante el pasaje cercano, incluso pudimos detectar el débil resplandor alrededor del agujero negro en la mayoría de las imágenes, lo que nos permitió seguir con precisión a la estrella en su órbita, lo que finalmente llevó a la detección del desplazamiento al rojo gravitacional en el espectro de S2”.
Más de cien años después de que publicara su artículo en el que se exponen las ecuaciones de la relatividad general, Einstein ha demostrado tener razón una vez más ¡en un laboratorio mucho más extremo de lo que podría haber imaginado! Françoise Delplancke, jefa del Departamento de Ingeniería de Sistemas en ESO, explica el significado de las observaciones: “Aquí en el Sistema Solar solo podemos probar las leyes de la física ahora y en ciertas circunstancias. Por lo tanto, en astronomía es muy importante comprobar que esas leyes siguen siendo válidas cuando los campos gravitatorios son mucho más fuertes”. Se espera que las observaciones continuas revelen otro efecto relativista muy pronto, una pequeña rotación de la órbita de la estrella, conocida como precesión de Schwarzschild , a medida que S2 se aleja del agujero negro. Xavier Barcons, Director General de ESO, concluye: “ESO ha trabajado con Reinhard Genzel y su equipo y colaboradores en los Estados miembros durante más de un cuarto de siglo. Fue un gran desafío desarrollar los poderosos instrumentos necesarios para realizar estas mediciones tan delicadas y desplegarlas en el VLT en Paranal. El descubrimiento anunciado hoy es el resultado muy emocionante de una asociación notable”.
