La métrica de Schwarzschild, clave para medir el agujero negro que despierta en la Vía Láctea
En el centro de la Vía Láctea habita un monstruo llamado Sgr A*, un coloso cuyo tamaño y masa se pudieron medir gracias al trabajo de Karl Schwarzschild durante la Primera Guerra Mundial.
Para medir cosas en el universo, los físicos utilizamos algo llamado "métrica", una herramienta matemática que describe el campo gravitatorio alrededor de objetos. Nos ayuda a medir distancias y tiempos en un espacio curvado por la materia.
En 1916, Karl Schwarzschild, literalmente en una trinchera, encontró la primera solución exacta a las ecuaciones de la Relatividad General de Einstein. Su trabajo definió cómo la gravedad de una masa puntual deforma el tejido espacio-tiempo, estableciendo las bases de lo que a la postre serían los agujeros negros.
El radio de Schwarzschild representa una frontera crítica donde la luz ya no puede escapar, es decir, si un objeto se comprime dentro de este límite, nace un agujero negro con un horizonte de eventos infranqueable, ocultando una singularidad en su centro.
En el corazón de nuestra Vía Láctea, un objeto invisible llamado Sgr A* desafía nuestra imaginación. Aunque es difícil de observar, su inmenso poder gravitatorio dicta el baile eterno del grupo de estrellas cercanas a él, las cuales confirman su presencia.
Gracias a la métrica de Schwarzschild, podemos calcular el tamaño teórico de este coloso galáctico, su, nada despreciable, masa de 4 millones de veces la masa del Sol y su horizonte de eventos, demostrando una concentración de materia que sólo un agujero negro podría explicar.
Ver más allá de lo evidente
Observar a objetos como Sgr A* requiere técnicas como la interferometría de base muy larga, la cual combina varios telescopios, con lo que se logra una gran resolución. La red global del Telescopio del Horizonte de Eventos (EHT) permitió capturar la primera imagen del anillo de luz que rodea su sombra.
Las estrellas que orbitan velozmente cerca del centro proporcionan datos vitales sobre la masa del objeto, por ejemplo, la estrella S2 completa una órbita elíptica cada 16 años. Sus movimientos ayudaron a confirmar que existe una masa inmensa confinada en un volumen diminuto.
Esta cercanía nos ha permitido realizar pruebas rigurosas de la relatividad general, detectado el corrimiento al rojo gravitacional cuando la luz escapa del campo intenso y como se vuelve azul cuando se acerca hacia nuestro campo de visión.
La precesión de Schwarzschild es otro efecto sutil observado en la órbita de S2. En lugar de dibujar una elipse perfecta, su trayectoria rota lentamente alrededor del agujero negro formando un "pétalo orbital", confirmando la curvatura del espacio debido a la presencia de agujero negro supermasivo.
Sgr A*: un agujero negro ineficiente
Los estudios también revelaron procesos dinámicos complejos en su disco de acreción como que el gas caliente cae en espiral hacia el interior, emitiendo destellos variables en Radio y Rayos X, fluctuaciones que nos ayudan a entender cómo la materia se comporta cerca del horizonte de eventos.
A pesar de su baja luminosidad, influye en toda la galaxia y los flujos de energía y materia redistribuyen el gas circundante, regulando la formación de nuevas estrellas. Un papel de retroalimentación que es crucial para comprender la evolución de toda la galaxia.
Los modelos teóricos sugieren que la mayor parte del gas nunca cruza el horizonte, sino que es expulsado en forma de vientos y chorros debido a campos magnéticos intensos. Sgr A* es muy inifeciente en este sentido, lo que explica por qué es tan tenue comparado con los núcleos activos de otras galaxias.
Los pequeños puntos calientes que se observan cerca de la última órbita circular estable son parches de plasma que producen llamaradas rápidas, la duración de estos eventos que, sorprendentemente coincide con los periodos orbitales nos ayuda a corroborar las leyes de la física relativista moderna.
El corazón de la galaxia
La densidad de masa de Sgr A* es un dato verdaderamente asombroso. Al medir su tamaño y escalarlo a unidades astronómicas, la densidad resulta extrema, con una cifra miles de millones de veces mayor que cualquier cúmulo estelar, descartando alternativas exóticas al agujero negro.
Las mediciones de movimiento propio descartan que el objeto sea una masa extendida. Sgr A* permanece casi estático en el centro galáctico, lo que implica que debe contener la mayor parte de la masa central, lo cual es la evidencia más directa de su naturaleza.
Sin duda alguna, el futuro nos traerá una visión aún más clara de este y otros objetos de la misma especia. Telescopios extremadamente grandes permitirán ver estrellas todavía más cercanas al horizonte y quizás logremos medir el giro del agujero negro y cómo arrastra el espacio mismo en su rotación infinita.
Nuestro monstruo, Sgr A*, es el laboratorio perfecto para explorar lo desconocido y gracias a pioneros como Schwarzschild y Einstein, tenemos el mapa para navegar. La ciencia continúa sacando al gigante de su oscura cueva, para, irónicamente, iluminar los rincones más oscuros y fascinantes del Universo.
Referencia de la nota:
Über das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einsteinschen Theorie. 13 de enero de 1916. Schwarzschild, K.