Una estrella roza Sagitario A*: esto nos permitirá medir la rotación del agujero negro de la Vía Láctea

    La estrella S301 orbita extremadamente cerca de Sagitario A* y alcanza el 8 % de la velocidad de la luz. Su trayectoria podría permitir, en el plazo de una década, medir la rotación del agujero negro situado en el centro de la Vía Láctea.

    Representación artística de la órbita de la estrella S301 al rozar el agujero negro Sagitario A*.
    Representación artística de la órbita de la estrella S301 al rozar el agujero negro Sagitario A*.

    Desde hace varios días se habla mucho de un descubrimiento sensacional: la estrella más rápida de la galaxia. Denominada S301, alcanza velocidades de hasta 25,000 km/h, lo que equivale aproximadamente al 8 % de la velocidad de la luz. Sin embargo, no es esta velocidad extrema lo que ha despertado un interés tan intenso entre los científicos.

    La S301 permitirá verificar por primera vez una predicción de la relatividad general de Einstein en un régimen gravitatorio extremo. Nos referimos al efecto Lense-Thirring, también conocido como "arrastre del marco de referencia" (frame-dragging).

    Si bien los científicos han realizado al menos tres experimentos distintos para demostrar este efecto en un régimen gravitatorio débil, en este régimen extremo es la propia naturaleza la que proporciona la verificación de su validez.

    Analicemos la cuestión paso a paso para comprender la importancia de este descubrimiento.

    ¿En qué consiste el efecto de "arrastre del marco de referencia"?

    El arrastre del marco de referencia es un efecto predicho por la relatividad general. Un cuerpo de gran masa que rota no solo curva el espacio-tiempo, sino que también lo arrastra ligeramente consigo (de ahí el término "arrastre del marco de referencia").

    Es como si la rotación "retorciera" el espacio circundante. En consecuencia, un objeto que orbita cerca de dicho cuerpo experimenta un cambio lento en su orientación orbital: un fenómeno conocido como precesión orbital.

    Representación del efecto Lense-Thirring, en el que la masa curva el espacio-tiempo mientras su rotación lo retuerce. Crédito: ESO/M. Kornmesser.
    Representación del efecto Lense-Thirring, en el que la masa curva el espacio-tiempo mientras su rotación lo retuerce. Crédito: ESO/M. Kornmesser.

    En la Tierra, el efecto Lense-Thirring es minúsculo debido a que la gravedad es relativamente débil. Al menos tres experimentos distintos han abordado este fenómeno: la misión Gravity Probe B de la NASA, los satélites geodésicos LAGEOS y LAGEOS-2, y el experimento LARES 2.

    Gracias a ellos, ha sido posible observar cambios en la orientación orbital de los satélites provocados por el "arrastre del marco de referencia" generado por la masa terrestre en un régimen de gravedad débil.

    Sin embargo, cerca de un agujero negro en rotación, el arrastre del espacio-tiempo puede volverse mucho más pronunciado y, por tanto, medible debido a la masa del agujero negro, que puede llegar a ser millones de veces superior a la del Sol.

    Hasta ahora, no obstante, verificar este fenómeno había resultado imposible. Ahora, todo ha cambiado gracias a la estrella S301.

    Por qué S301 es tan veloz

    La velocidad de S301 es consecuencia de su vínculo gravitatorio con un agujero negro supermasivo: Sagitario A*, el agujero negro con una masa cuatro millones de veces mayor que la del Sol situado en el centro de nuestra galaxia.

    Muchas estrellas orbitan alrededor de Sagitario A*, pero S301 es la que, hasta la fecha, presenta una órbita extremadamente elíptica que completa en unos ocho años, que la acerca enormemente al agujero negro.

    Esto implica que hay momentos en los que la estrella se aleja del agujero negro y tal como describen las leyes de Kepler, su velocidad disminuye; por el contrario, hay momentos en los que se aproxima a él, llegando a una distancia comparable a la que separa al Sol de Saturno, lo que provoca que su velocidad se dispare hasta alcanzar los 25,000 km/h. Es precisamente esta proximidad extrema la que hace que los efectos relativistas sobre su órbita sean mucho más acusados.

    Al igual que una sonda gravitatoria, a medida que la estrella S301 se acerca al agujero negro, experimenta no solo una atracción gravitatoria más intensa, sino también el efecto de "arrastre del marco de referencia" (frame-dragging) provocado por la rotación del propio agujero negro.

    Debido a esta "torsión" del espacio-tiempo, la orientación de la órbita de S301 cambia ligeramente en cada paso sucesivo cerca del agujero negro. Sin embargo, estos pequeños cambios se acumulan y se vuelven cada vez más mensurables tras varias órbitas.

    Matar dos pájaros de un tiro

    Este descubrimiento ofrece al menos dos ventajas clave. La naturaleza nos brinda un laboratorio natural donde es posible comprobar la validez del efecto Lense-Thirring en un entorno gravitatorio extremo. Esto serviría como una confirmación adicional de la exactitud de la Relatividad General.

    Al mismo tiempo, ofrecería un método indirecto para medir el espín del agujero negro concretamente, su rotación y orientación axial, un parámetro crucial que nunca antes se había medido. El espín conserva información sobre la historia de acreción del agujero negro y sobre cualquier fusión que haya experimentado.

    Cómo se realizó el descubrimiento

    La estrella S301 fue identificada mediante el instrumento GRAVITY, actualmente mejorado gracias al proyecto GRAVITY+, instalado en el Interferómetro del Very Large Telescope (VLT) del ESO, en el desierto de Atacama (Chile). Al combinar la luz de los cuatro telescopios de 8 metros del VLT, el interferómetro logra una resolución espacial excepcional, algo esencial para distinguir las estrellas extremadamente tenues que se desplazan por la región central de la galaxia.

    Las cuatro unidades de telescopio del VLT, operando en modo interferométrico, permitieron el descubrimiento de S301 y el seguimiento de su órbita. Crédito: ESO.
    Las cuatro unidades de telescopio del VLT, operando en modo interferométrico, permitieron el descubrimiento de S301 y el seguimiento de su órbita. Crédito: ESO.

    Por tanto, los astrónomos seguirán observando S301 mediante GRAVITY+ y, en el futuro, con MICADO, instrumento del Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO.

    Las simulaciones presentadas en el estudio publicado en Nature por K. Abd El Dayem y sus colaboradores indican que en condiciones favorables, las observaciones que se prolonguen hasta alrededor de 2035 permitirían medir el parámetro de espín con una incertidumbre inferior al 20 % y obtener información sobre la orientación del eje de rotación del agujero negro con una precisión de unas pocas decenas de grados.

    Así pues, S301 no es solo la estrella más rápida observada hasta la fecha en la Vía Láctea. Probablemente sea una de las mejores sondas naturales de las que disponemos actualmente para estudiar la rotación del agujero negro supermasivo situado en el centro de nuestra galaxia y los efectos que este ejerce sobre el espacio-tiempo circundante.

    Referencia de la noticia

    K. Abd El Dayem et al.. (2026). Discovery of a star sensitive to the spin of Sagittarius A*.