Descubren S301, la estrella más rápida de la Vía Láctea: gira tan cerca del agujero negro central que siente su rotación

Un equipo internacional de astrónomos ha detectado la estrella más veloz conocida en la Vía Láctea. Bautizada como S301, viaja a la asombrosa velocidad de 25.000 kilómetros por segundo mientras orbita Sagitario A*, el agujero negro supermasivo situado en el corazón de nuestra galaxia.

Nueva mirada a las estrellas alrededor del centro de la Vía Láctea. Crédito: ESO/D. Ribeiro/Equipo MPE GC.

La observación, realizada mediante el Interferómetro del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (VLTI de ESO), reveló que el astro se aproxima a este coloso cósmico más que cualquier otro objeto registrado hasta la fecha, hasta el punto de experimentar directamente los efectos de su rotación.

A lo largo de su trayectoria alrededor del agujero negro —que cuenta con una masa equivalente a cuatro millones de soles—, S301 alcanza velocidades que superan el 8 % de la velocidad de la luz, lo que representa un ritmo 100.000 veces mayor que el de un avión comercial. Su punto de máxima cercanía equivale aproximadamente a la distancia que separa a Saturno del Sol.

Secuencia obtenida con el instrumento GRAVITY (VLTI de ESO) que muestra el movimiento de las estrellas «S» alrededor de Sagitario A*. Se destaca la órbita elíptica de S301, la más cercana al agujero negro supermasivo: la línea continua representa el tramo ya recorrido y la punteada el camino posterior. Crédito: ESO/Colaboración GRAVITY.

«Décadas de rastreo minucioso de las estrellas que orbitan Sagitario A* han conducido a este avance histórico con el hallazgo de una estrella muy prometedora. Al orbitar tan cerca del corazón galáctico, S301 abre una nueva ventana a las propiedades fundamentales del espacio-tiempo en este entorno extremo», explicó 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 trayectoria muy ajustada, tardando solo 8.7 años en completarla, y se aproxima al agujero negro a tan solo 12 veces la distancia de la Tierra al Sol. Eso no tiene precedentes», destacó Felix Mang, investigador doctoral en el MPE y autor principal del estudio publicado en la revista Nature.

Esta imagen muestra la trayectoria de la estrella S301 alrededor de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. Los rombos indican las mediciones realizadas con el instrumento GRAVITY en el VLTI. Se incluye el tamaño de la órbita de Neptuno como referencia. Crédito: ESO/Colaboración GRAVITY/L. Calçada.

No obstante, los análisis orbitales indican que S301 no nació en las inmediaciones del agujero negro, ya que las intensas fuerzas de marea impiden la formación estelar en esa zona. Los astrónomos sugieren que pertenecía a un sistema binario que fue desgarrado al acercarse al centro galáctico: S301 quedó atrapada por la gravedad de Sagitario A*, mientras que su estrella compañera fue expulsada a gran velocidad, posiblemente fuera de la Vía Láctea.

Una prueba clave para la teoría de Einstein

La cercanía de S301 ofrece una oportunidad inédita para probar las predicciones de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. Según este modelo, un agujero negro en rotación arrastra y deforma el espacio-tiempo a su alrededor —fenómeno conocido como efecto Lense-Thirring—, alterando las órbitas de las estrellas cercanas. Hasta ahora, la rotación de Sagitario A* solo se infería de manera teórica, pero S301 permitirá medir este fenómeno de forma directa por primera vez.

«Con esta estrella esperamos medir, en los próximos 10 años, el giro del agujero negro», afirmó Mang. A esto se sumó Stefan Gillessen, investigador del MPE con un papel destacado en el estudio: «Por primera vez, podríamos medir de forma muy directa la rotación de un agujero negro masivo, lo que supondría una prueba clave para la teoría de Einstein».

Juan Osorno, astrónomo del Observatorio de París-PSL en Francia, añadió: «Sin esta estrella, necesitaríamos medir el movimiento de otros astros durante varias décadas más para acercarnos siquiera a calcular el giro del agujero negro».

Tecnología al límite

Captar a S301 representó un gran desafío técnico, ya que su brillo en el firmamento es dos mil millones de veces más tenue que el de la estrella Betelgeuse. Para lograrlo, los científicos utilizaron el instrumento GRAVITY+ en el VLTI, ubicado en el Observatorio Paranal, en el desierto de Atacama, Chile. Esta infraestructura combina la luz de cuatro telescopios de 8 metros para crear un telescopio virtual con una resolución espacial 15 veces superior a la de una sola unidad.

«A nivel mundial, Paranal es el único lugar donde se pueden realizar este tipo de observaciones, ya que ningún otro observatorio del planeta cuenta con cuatro telescopios de 8 metros capaces de actuar juntos como un interferómetro», señaló el coautor Frank Eisenhauer, investigador principal de GRAVITY+ y director del MPE.

El equipo continuará el seguimiento de S301 durante su próximo paso cercano en el año 2031, apoyándose en GRAVITY+ y en el futuro instrumento MICADO del Extremadamente Grande Telescopio (ELT) de ESO. Registrar al menos dos órbitas completas permitirá definir su trayectoria con la precisión necesaria para determinar con exactitud el giro de Sagitario A*. En palabras de Mang: «Eso sería un sueño hecho realidad».

Fuente: ESO. Edición: MP.