Dos estrellas para verificar a Einstein

En el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, a unos 26.000 años luz de distancia de la Tierra, hay un agujero negro enorme, con unos cuatro millones de veces la masa del Sol. En torno a ese agujero negro unos astrónomos han descubierto una estrella muy interesante, ya que gira a su alrededor completando una órbita completa cada once años y medio. Es la más próxima al agujero que se conoce, pero para los científicos aumenta su valor el hecho de que pueda formar pareja en sus investigaciones con otra que se conocía desde hace unos años y que cumple su órbita en 16 años. La importancia del descubrimiento reside en que con estos dos cuerpos es posible estudiar con mucha precisión la curvatura del espacio tiempo allí, en las condiciones extremas del entorno de un agujero negro. Es una nueva e insólita oportunidad de verificar la teoría de la Relatividad General de Einstein, que predice cómo la masa -y el agujero negro es mucha masa- curva el espacio tiempo. Una forma muy aproximada de visualizar el papel de estas dos estrellas sería verlas como balizas en un remolino de agua que permiten averiguar las propiedades precisas del mismo.

No es que haya que comprobar la veracidad de la Relatividad General. Al fin y al cabo, como dice el científico Leo Meyer, “Einstein está en cada iPhone, porque el sistema de GPS no funcionaría sin su teoría”. Pero, “¿Funcionaría también su i-Phone tan cerca de un agujero negro como estas dos estrellas? El nuevo astro nos coloca en situación de contestar esa pregunta en el futuro”, añade este astrónomo de la Universidad de California en los Ángeles (UCLA), que lidera el equipo que ha descubierto la nueva estrella y que presenta el hallazgo en la revista Science. Han hecho las observaciones con los grandes telescopios Keck, en Hawai.

La nueva estrella se llama S0-102 y la ya conocida S0-2. Hay muchas más alrededor del agujero negro, pero la ventaja de estas dos es que tardan en cumplir una órbita completa un tiempo que pueden abarcar cómodamente las observaciones astronómicas. “Estoy encantada de encontrar dos astros que orbitan en torno al agujero negro de nuestra galaxia en muchos menos tiempo de una vida humana”, comenta Andrea Ghez, astrónoma  la UCLA, puntualizando que con un solo astro no se puede estudiar la verdadera geometría del espacio-tiempo cerca del agujero negro. Ella investiga más de 3.000 estrellas en esa región del cielo, pero la mayoría tienen órbitas de más de 60 años, y está siguiendo la S0-2 desde 1995.

La masa curva el espacio tiempo (como una canica o una bola de acero curvan un cojín de gomaespuma) y un agujero negro lo curva tanto con su enorme densidad que ni siquiera los fotones de luz pueden escapar del ‘pozo’ que provoca. Por eso es negro, porque no hay forma de verlo directamente. Lo que si puede detectarse es su presencia por la influencia en su entorno, incluidas las estrellas (como S0-102 y S0-2) que orbitan a su alrededor como los planetas giran alrededor del Sol. “Si el movimiento de los planetas en nuestro sistema Solar supuso la prueba definitiva de la teoría gravitatoria de Isaac Newton hace 300 años, los movimientos de S0-102 y S0-02 pueden suponer la verificación definitiva de la teoría de Einstein de la Relatividad General [en condiciones extremas], que describe la gravedad como la curvatura del espacio-tiempo”, apunta Ghez en un comunicado de su universidad.

La órbita elíptica de estas estrellas indican la masa del agujero negro supermasivo, “pero si mejoramos la precisión de nuestras medidas, podemos ver desviaciones respecto a una elipse perfecta, que serían la firma de la Relatividad General”, añade la astrónoma de UCLA. El ‘truco’ está en el hecho de que en su recorrido de máxima aproximación al agujero negro, su movimiento estará afectado por la curvatura del espacio tiempo y resultará distorsionada la luz que llega a la Tierra. S0-2 es 15 veces más brillante que S0-102 y alcanzará su punto más cercano al agujero en 2018. Los científicos están atentos, pero “la desviación de la elipse perfecta es muy pequeña, lo que requiere hacer mediciones de extremada precisión”. La velocidad de estos dos astros debe acelerarse en más de 400.000 kilómetros por hora al llevar a este punto de máxima proximidad al monstruo.

Para hacer estas observaciones de alta precisión, Meyer y sus colegas utilizan una avanzada tecnología denominada de óptica adaptativa en los dos telescopios Keck del observatorio de Mauna Kea (Hawai). Se trata de contrarrestar el efecto borroso de las imágenes que se captan en Tierra debido a las fluctuaciones de la atmósfera, de manera que casi ven el cielo como si estuvieran en el espacio. La óptica adaptativa consiste en formar una estrella artificial en el cielo iluminando la atmósfera con un laser para medir el efecto de distorsión de la misma en cada momento y, con esa información, adaptar el gran espejo del telescopio (de 10 metros de diámetro y formado por varias piezas) para ir contrarrestando esa distorsión mientras se hacen las observaciones. El resultado son fotografías de una altísima resolución.

Los científicos han recurrido también al archivo de imágenes de los Keck (con 17 años de observaciones ya a sus espaldas) para encontrar la estrella S0-102. Además han utilizado un nuevo método de análisis de imagen desarrollado por Rainer Schödel, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), que permite detectar estrellas que antes resultaban demasiado débiles y pasaban inadvertidas, según afirma el CSIC. “Gracias a esta nueva técnica hemos podido detectar la S0-102 en una imagen tomada hace unos diez años y seguirla a lo largo de su órbita”, señala Rainer, uno de los autores del artículo presentado en Science.