A partir de observaciones realizadas a lo largo de décadas desde el Observatorio Paranal en Chile, un grupo internacional de astrónomos ha confirmado la presencia, en el corazón de nuestra galaxia, de una estrella que bate, al mismo tiempo, el récord de velocidad y el de mayor aproximación a un agujero negro supermasivo.

Se trata de S301, un astro con una masa 1,5 veces mayor que la del Sol y que completa su órbita en tan sólo 8,7 años a una velocidad equivalente al 8% de la de la luz.

El hallazgo ha sido posible gracias a las impresionantes capacidades de observación que resultan de combinar los cuatro grandes telescopios de ocho metros de diámetro que la organización del Observatorio Europeo Austral (ESO) gestiona en Paranal.

Desde hace años, los astrónomos saben que en el centro de la Vía Láctea se halla un agujero negro (Sgr A*) con una masa estimada equivalente a cuatro millones de soles. Este tipo de objetos, denominados supermasivos, parecen estar presentes en el interior de la mayoría de galaxias del universo y, en algunos casos, alcanzan dimensiones descomunales, con pesos miles de millones superiores al del Sol.

A pesar de la enorme gravedad que ejercen a su alrededor, es perfectamente posible orbitar, de manera estable, uno de estos gigantes. Buena prueba de ello son las numerosas estrellas que se han venido descubriendo recientemente y que se mueven velozmente próximas al centro galáctico (estos astros se designan con la letra S).

Pero para permanecer cerca de un agujero negro, sin que las potentes fuerzas de marea provocadas por la gravedad destrocen la estrella, estos soles deben desplazarse a gran velocidad. Típicamente, lo hacen en órbitas muy elípticas en las que se acercan al agujero negro brevemente y moviéndose muy deprisa, para luego alejarse.

Durante la primavera de 2023, los científicos descubrieron un nuevo miembro del conjunto de estrellas cercanas al centro de la galaxia. Bautizada como S301, enseguida mostró indicios de ser un astro sin igual por lo que se refiere a la velocidad con la que se desplaza. Y las observaciones que se han llevado a cabo posteriormente han podido certificar sus singulares características.

Para empezar, S301 orbita Sgr A* a más de 25.000 kilómetros por segundo en la parte más interna de su trayectoria, lo cual equivale a decir que se mueve 100.000 más deprisa que un avión comercial, llegando incluso a superar el 8% de la velocidad de la luz. Se trata del desplazamiento más veloz jamás medido para una estrella.

También marca un récord absoluto por lo que respecta a la cercanía al agujero negro supermasivo. En su punto más próximo, S301 se sitúa a una distancia de Sgr A* tan solo doce veces mayor que la que separa la Tierra del Sol.

Si utilizásemos el sistema solar como comparativa y ubicásemos el agujero negro en el centro, la frontera de este objeto supermasivo se hallaría cerca de la órbita de Mercurio y S301 se aproximaría hasta casi la de Saturno.

Los agujeros negros supermasivos generan entornos tan caóticos a su alrededor que impiden que las grandes nebulosas de gas puedan colapsar para formar nuevas estrellas. Por ello, los astrónomos sospechan que S301 debió nacer en otro lugar, suficientemente alejada de Sgr A*.

Y la posición que ocupa actualmente permite realizar otra predicción: probablemente, la estrella formó parte, en su día, de un sistema binario en compañía con otro astro similar.

Parece una deducción razonable: cuando estas parejas se acercan peligrosamente a un objeto muy masivo, las interacciones gravitatorias resultantes acaban atrapando, en una órbita extrema, a uno de los componentes (S301) mientras que el segundo es lanzado hacia el espacio en una trayectoria que lo expulsará finalmente de la galaxia.

Pero S301 es mucho más que una rareza cósmica. El estudio de este astro puede conducir hacia un descubrimiento aún mayor: la velocidad de rotación de Sgr A*.

Como cualquier otro cuerpo celeste, los agujeros negros giran, y el conocimiento sobre la rapidez con la que lo hacen es fundamental para entender mejor el comportamiento de estos fascinantes objetos y comprobar la exactitud de nuestra física.

La rotación de un agujero negro genera una intensa distorsión a su alrededor, como si arrastrase, con su giro, la tela imaginaria del espacio-tiempo. Y estas deformaciones, a su vez, afectan a la órbita de los objetos cercanos.

Así, el equipo de investigadores, responsables del nuevo estudio sobre S301, espera que las observaciones del movimiento de esta estrella acaben desvelando las sutiles irregularidades que permitan deducir la velocidad con la que Sgr A* rota.

“Con esta estrella esperamos medir, en los próximos 10 años, el giro del agujero negro”, ha afirmado Felix Mang, uno de los miembros del grupo y afiliado al Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Garching, Alemania.

Y tal como ha destacado Stefan Gillessen, también perteneciente a este centro alemán, por primera vez se podría calcular, de forma directa, la rotación de un agujero negro masivo y, con ello, la validez de las predicciones de la teoría de la relatividad general de Einstein.