Una estrella a gran velocidad podría poner a prueba la rotación del agujero negro en el centro de la Vía Láctea

Sagitario A* (Sgr A*), el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, tiene un espín que aún no se ha determinado con precisión. La rotación, o espín, de un agujero negro se describe mediante el momento angular y puede variar desde prácticamente cero hasta el límite máximo permitido por la solución de la relatividad general.

Las estrellas que orbitan Sgr A* actúan como sondas naturales del espaciotiempo. Cuanto más se acerca una estrella al agujero negro, más relevantes se vuelven los efectos relativistas asociados a su rotación, incluido el arrastre de marcos, en el que el espaciotiempo es arrastrado por el momento angular del objeto.

El descubrimiento de S301 es importante porque es la estrella que se mueve más rápido jamás observada en la Vía Láctea, alcanzando velocidades de aproximadamente 25 000 km/s durante su órbita. La estrella se acerca a Sgr A* más que ninguna otra estrella observada, llegando a una región donde los efectos de la rotación del agujero negro pueden alterar su movimiento de forma apreciable.

Sgr A*

Sgr A* es el agujero negro supermasivo situado en el centro de la Vía Láctea, a unos 26 000 años luz de la Tierra. Se estima que su masa es aproximadamente 4 millones de veces mayor que la del Sol. Su horizonte de sucesos tiene un diámetro de unos 24 millones de kilómetros, menor que la órbita de Mercurio.

El agujero negro consume poca materia en comparación con los agujeros negros supermasivos más activos. A su alrededor existe una densa región de estrellas, gas y polvo sometida a intensos campos gravitatorios. La dinámica de estos objetos permite un mejor estudio de las propiedades de los agujeros negros.

El espin de Sgr A*

El espín de un agujero negro es su momento angular asociado a la rotación del propio objeto. En la relatividad general, se describe mediante el parámetro que varía de 0, para un agujero negro que no rota, a aproximadamente 1, para la rotación máxima permitida. El espín altera la geometría del espacio-tiempo alrededor del agujero negro.

Todavía desconocemos el espín de Sagitario A* porque no podemos observar directamente el horizonte de sucesos ni seguir la rotación del agujero negro. Las estimaciones dependen de efectos indirectos, como la emisión de gas cercano, la estructura del flujo de acreción y el movimiento de objetos en su proximidad.

Estrella S301

Por lo tanto, el descubrimiento de la estrella S301 supone un avance en este sentido. S301 es la estrella más rápida jamás observada en la Vía Láctea, alcanzando aproximadamente 25.000 km/s durante su paso cercano a Sagitario A*. Sigue una órbita compacta, completando una órbita en tan solo 8,7 años.

Se sitúa a una distancia aproximada de 12 veces la distancia entre la Tierra y el Sol del agujero negro. Se encuentra en una región donde se pueden medir los efectos relativistas. Dado que S301 pasa más cerca de Sgr A* que cualquier otra estrella, pequeños cambios en su órbita pueden proporcionar información sobre el momento angular del agujero negro.

El misterio del espín

La órbita de S301 podría brindar una de las mejores oportunidades para determinar directamente el giro de Sgr A*. Para ello, los astrónomos necesitan seguir su trayectoria con precisión para identificar pequeños cambios orbitales producidos por el arrastre de marcos de referencia, causado por la rotación del agujero negro.

Las observaciones de seguimiento con GRAVITY+ y, en el futuro, con el instrumento Extremely Large Telescope (ELT), serán cruciales para reconstruir la órbita de S301. La estrella tendrá otro acercamiento a Sgr A* en 2031, y el objetivo es rastrear al menos dos órbitas completas.