En una oscura y polvorienta parte del cielo en la constelación de Sagitario, una pequeña estrella, conocida como S2 o (a veces S0-2), viaja al borde de la eternidad. Cada dieciséis años pasa a una distancia cósmica muy pequeña de un objeto oscuro y misterioso que pesa el equivalente a cuatro millones de soles y que ocupa exactamente el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
Durante las últimas dos décadas, dos equipos rivales de astrónomos, en busca de probar algunas de las predicciones más disparatadas de Albert Einstein sobre el universo, han apuntado sus telescopios a la estrella, que se encuentra a 26.000 años luz de distancia. En el proceso esperan confirmar la existencia de lo que los astrónomos sospechan se sitúa un poco más allá: un agujero negro monstruoso, un devorador de estrellas y moldeador de galaxias.
Varios meses de este año la estrella pasó a través de su aproximación más cercana al centro de la galaxia, lo que produjo nuevos conocimientos sobre el comportamiento de la gravedad en ambientes extremos y ofreció pistas sobre la naturaleza de la bestia invisible en el sótano de la Vía Láctea.
Uno de esos equipos, una colaboración internacional basada en Alemania y Chile, y dirigida por Reinhard Genzel del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, afirma que ha descubierto la evidencia más clara de que la entidad oscura es un agujero negro de inmensas proporciones, la tumba sin fondo de 4,14 millones de soles.
La evidencia son nubes de gas que al parecer orbitan el centro de la galaxia. El equipo de Genzel descubrió que las nubes de gas dan la vuelta cada 45 minutos aproximadamente, al completar un circuito de 241 millones de kilómetros a cerca del 30 por ciento de la velocidad de la luz. Están tan cerca al supuesto agujero negro que si estuvieran más cerca caerían adentro, de acuerdo con la física clásica de Einstein.
Los astrofísicos imaginan que solo un agujero negro puede ser tan enorme, y aun así caber dentro de una órbita tan diminuta.
Los resultados ofrecen un “gran respaldo” a la teoría de que la cosa oscura en Sagitario “es de hecho un agujero negro enorme”, escribe el grupo de Genzel en un artículo publicado el 31 de octubre bajo el nombre de Gravity Collaboration, en el European journal Astronomy & Astrophysics.
“Esto es lo más cerca que hemos llegado de ver la zona inmediata alrededor de un agujero negro de inmensas proporciones con técnicas directas y de resolución espacial”, dijo Genzel en un correo electrónico.
El trabajo es un gran esfuerzo para demostrar lo que los astrónomos han creído desde hace mucho tiempo, pero que todavía no logran probar de forma rigurosa: que un agujero negro de inmensas proporciones acecha en el corazón no solo de la Vía Láctea, sino también de muchas galaxias observables. El eje del carrusel estelar es un lugar en el que el tiempo y el espacio terminan, y en el que las estrellas pueden desaparecer para siempre.
Los nuevos datos también ayudan a explicar cómo dichos agujeros negros pueden generar caos de un tipo que es visible a lo largo del Universo. Los astrónomos han observado desde hace tiempo cuásares espectaculares y chorros violentos de energía, de miles de años luz de longitud, haciendo erupción desde los centros de las galaxias.
El estudio es un gran logro para el European Southern Observatory, un consorcio multinacional con sede en Múnich, Alemania y observatorios en Chile, los cuales priorizaron el estudio de S2 y el agujero negro galáctico. Las instalaciones de la organización incluyen el Very Large Telescope (Telescopio Muy Grande), un sistema de cuatro telescopios gigantes en el desierto de Atacama, en Chile, y el telescopio más grande del mundo, el Extremely Large Telescope, en construcción en una montaña cercana.
La pesadilla de Einstein
Los agujeros negros —objetos tan densos que ni siquiera la luz puede escapar de ellos— son una sorpresiva consecuencia de la teoría general de la relatividad de Einstein, la cual atribuye el fenómeno que llamamos gravedad a la deformación de la geometría del espacio y el tiempo. Cuando demasiada materia o energía están concentradas en un lugar, de acuerdo con la teoría, el espacio-tiempo puede sacudirse, el tiempo puede lentificarse y la materia puede encogerse y desaparecer en esos pozos cósmicos.
La existencia de agujeros negros más pequeños fue afirmada hace dos años, cuando el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser (LIGO) detectó ondas gravitacionales en el espacio-tiempo causadas por la colisión de un par de agujeros negros a mil millones de años luz de distancia. Sin embargo, esos agujeros negros eran solamente de entre veinte y treinta veces la masa del Sol. La forma en que se comportan los agujeros negros de inmensas proporciones genera mucha curiosidad entre los astrónomos.
Reinhard Genzel se comenzó a interesar en las acciones oscuras del centro galáctico en la década de los ochenta, como un investigador posdoctoral en la Universidad de California, campus Berkeley, donde trabajó para Charles Townes, un galardonado con el Nobel y creador de teorías sobre láseres.
En una serie de observaciones innovadoras a principios de la década de los ochenta, al usar detectores que pueden ver radiación infrarroja, o calor, a través del polvo galáctico, Townes, Genzel y sus colegas descubrieron que nubes de gas pasaban a grandes velocidades alrededor del centro de la Vía Láctea, tan rápido que la atracción gravitatoria de alrededor de cuatro millones de soles sería necesaria para mantenerlas en órbita. Sin embargo, lo que fuera que estuviese ahí, no emitía luz como una estrella. Incluso los mejores telescopios, a 26.000 años luz de distancia, solo podían ver una mancha borrosa.
Dos avances desde ese entonces han colaborado para conocer un poco más sobre lo que sea que está pasando en el centro de nuestra galaxia. Uno fue la creciente disponibilidad en la década de los noventa de detectores de infrarrojo, originalmente desarrollados para uso militar. El otro fue el desarrollo de técnicas ópticas que pudieran incrementar drásticamente la habilidad de los telescopios para observar pequeños detalles al compensar la turbulencia atmosférica. (La turbulencia es la que hace ver borrosas a las estrellas y las hace brillar).
Desde el lugar donde se controla la galaxia
Para llevar a cabo su experimento, los astrónomos necesitaban conocer la órbita de la estrella con una gran precisión, lo que a su vez requería dos décadas de observaciones con los telescopios más poderosos de la Tierra.
Así que a esa carrera hacia lo oscuro se unieron en dos continentes. El grupo de Genzel se benefició de la terminación de la construcción del sistema del Very Large Telescope en Chile del European Southern Observatory. Mientras Andrea Ghez, una profesora en la Universidad de California, campus Los Ángeles, dirige a otro que trabaja con los telescopios Keck de 10 metros, en Mauna Kea, en la gran isla de Hawái.
El equipo europeo en Chile fue asistido por un nuevo dispositivo, un interferómetro llamado Gravity desarrollado por Frank Eisenhauer del Instituto Max Planck, que combina la luz del sistema de cuatro telescopios para aumentar la visibilidad y que entró en operación en 2016. El Grupo de Genzel podía entonces rastrear los movimientos de la estrella S2 día a día.
Mientras tanto, Ghez analizaba los espectros cambiantes de luz de la estrella, para determinar cambios en la velocidad de la estrella. En 2012, Genzel y Ghez compartieron el Premio Crafoord en astronomía, un premio casi tan prestigioso como el Nobel.
El 26 de julio, Genzel y Eisenhauer ofrecieron una conferencia de prensa en Múnich para anunciar que habían medido el largamente buscado desplazamiento al rojo gravitacional.
“El camino está totalmente abierto hacia la física de los agujeros negros”, indicó Eisenhauer.
