Logran capturar varias estrellas moviéndose alrededor del agujero negro de la Vía Láctea

Las estrellas captadas en el agujero negro de la Vía Láctea.
Las estrellas captadas en el agujero negro de la Vía Láctea.
ESO/GRAVITY collaboration

El Interferómetro del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (VLTI de ESO) ha obtenido las imágenes más profundas y nítidas hasta la fecha de la región que rodea al agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia.

Las nuevas imágenes se acercan 20 veces más de lo que era posible antes del VLTI y han ayudado a los astrónomos a encontrar una estrella nunca antes vista cerca del agujero negro. Al rastrear las órbitas de las estrellas en el centro de nuestra Vía Láctea, el equipo ha realizado la medición más precisa hasta ahora de la masa del agujero negro.

"Queremos saber más sobre el agujero negro del centro de la Vía Láctea, Sagitario A*: ¿Qué masa tiene exactamente? ¿Gira? ¿Las estrellas que lo rodean se comportan exactamente como esperamos de la teoría general de la relatividad de Einstein? La mejor manera de responder a estas preguntas es seguir a las estrellas en órbitas cercanas al agujero negro supermasivo. Y aquí demostramos que podemos hacerlo con mayor precisión que nunca", explica Reinhard Genzel, director del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) de Garching (Alemania), galardonado con el Premio Nobel en 2020 por la investigación sobre Sagitario A*.

Los resultados del estudio de Genzel y su equipo, que amplían su estudio de tres décadas sobre las estrellas que orbitan el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, se publican en dos artículos en la revista Astronomy & Astrophysics.

En su búsqueda por encontrar aún más estrellas cerca del agujero negro, el equipo, conocido como la colaboración GRAVITY, desarrolló una nueva técnica de análisis que les ha permitido obtener las imágenes más profundas y nítidas hasta ahora de nuestro Centro Galáctico.

"El VLTI nos proporciona esta increíble resolución espacial y con las nuevas imágenes llegamos más profundo que nunca. Estamos asombrados por su cantidad de detalles y por la acción y el número de estrellas que revelan alrededor del agujero negro", explica Julia Stadler, investigadora del Instituto Max Planck de Astrofísica en Garching que dirigió los esfuerzos de obtención de imágenes del equipo durante su estancia en el MPE.

Sorprendentemente, encontraron una estrella, llamada S300, que no se había visto anteriormente, lo que demuestra lo poderoso que es este método cuando se trata de detectar objetos muy débiles cerca de Sagitario A*.

Con sus últimas observaciones, realizadas entre los pasados meses de marzo y julio, el equipo se centró en realizar mediciones precisas de las estrellas a medida que se acercaban al agujero negro. Entre ellas se encuentra la estrella S29, la más cercana al agujero negro a finales de mayo de 2021. Pasó a una distancia de tan solo 13.000 millones de kilómetros, unas 90 veces la distancia entre el Sol y la Tierra, a la asombrosa velocidad de 8.740 kilómetros por segundo. Nunca se ha observado que ninguna otra estrella pase tan cerca del agujero negro ni que viaje tan rápido alrededor de él, resaltan.

Las mediciones e imágenes del equipo fueron posibles gracias a GRAVITY, un instrumento único que la colaboración desarrolló para el VLTI de ESO, ubicado en Chile, que combina la luz de los cuatro telescopios de 8,2 metros del Very Large Telescope (VLT) de ESO mediante una técnica llamada interferometría. Esta técnica es compleja, "pero al final se obtienen imágenes 20 veces más nítidas que las de los telescopios individuales del VLT, revelando los secretos del Centro Galáctico", afirma Frank Eisenhauer, del MPE, investigador principal de GRAVITY.

"El seguimiento de las estrellas en órbitas cercanas a Sagitario A* nos permite sondear con precisión el campo gravitatorio en torno al agujero negro masivo más cercano a la Tierra, poner a prueba la Relatividad General y determinar las propiedades del agujero negro", explica Genzel.

Las nuevas observaciones, combinadas con los datos anteriores del equipo, confirman que las estrellas siguen trayectorias exactamente como predice la Relatividad General para los objetos que se mueven alrededor de un agujero negro de masa 4,30 millones de veces la del Sol. Se trata de la estimación más precisa de la masa del agujero negro central de la Vía Láctea hasta la fecha. Los investigadores también lograron afinar la distancia a Sagitario A*, encontrándola a 27.000 años luz.

Para obtener las nuevas imágenes, los astrónomos utilizaron una técnica de aprendizaje automático, denominada Teoría del Campo de Información. Hicieron un modelo de cómo podrían ser las fuentes reales, simularon cómo las vería GRAVITY y compararon esta simulación con las observaciones de GRAVITY.

Esto les permitió encontrar y rastrear estrellas alrededor de Sagitario A* con una profundidad y precisión sin precedentes. Además de las observaciones de GRAVITY, el equipo también utilizó datos de NACO y SINFONI, dos antiguos instrumentos del VLT, así como mediciones del Observatorio Keck y del Observatorio Gemini de NOIRLab, en Estados Unidos.

GRAVITY se actualizará a finales de esta década y se convertirá en GRAVITY+, que también se instalará en el VLTI de ESO y aumentará la sensibilidad para revelar estrellas más débiles incluso más cerca del agujero negro. El equipo pretende encontrar estrellas tan cercanas que sus órbitas puedan sentir los efectos gravitatorios causados por la rotación del agujero negro.

El próximo Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO, que se está construyendo en el desierto chileno de Atacama, permitirá además al equipo medir la velocidad de estas estrellas con gran precisión. "Con la potencia de GRAVITY+ y del ELT combinados, podremos averiguar a qué velocidad gira el agujero negro -asegura Eisenhauer-. Nadie ha sido capaz de hacerlo hasta ahora".

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