27 Jul 2019.

La órbita de una estrella alrededor de un agujero negro supermasivo da la razón a Einstein

Un nuevo estudio, en el que ha participado el Instituto de Astrofísica de Andalucía del CSIC, confirma la validez de la teoría de la relatividad, gracias al estudio durante 26 años de la órbita de una estrella que ha permitido calcular con detalle la gravedad en entornos extremos.

Fuente: Agencia SINC

agujero negro , Einstein , gravedad , relatividad

Los láseres de los dos telescopios Keck (Hawaii), propagándose en dirección al centro galáctico. Cada láser crea una estrella artificial que se emplea para corregir la distorsión de las imágenes producida por la atmósfera de la Tierra./ Ethan Tweedie

A 26.000 años luz de la Tierra, en las regiones centrales de la Vía Láctea, se halla Sagitario A*, un agujero negro supermasivo con una masa equivalente a unos cuatro millones de soles. Los agujeros negros son objetos tan compactos que ni siquiera la luz puede escapar de su influencia gravitatoria, y fue el estudio detallado de las órbitas de las estrellas cercanas lo que permitió conocer su masa.

“En algún momento tendremos que ir más allá de Einstein, a una teoría de la gravedad más completa que explique estos entornos extremos», dice la líder del trabajo

Ahora, una de esas estrellas, conocida como S2, ha permitido estudiar en detalle la gravedad en entornos extremos y confirmar la validez de la teoría de la relatividad de Einstein. El trabajo, publicado en la revista Science, ha contado con la participación de investigadores del el Instituto de Astrofísica de Andalucía del CSIC.

Einstein, en su teoría de la relatividad, mostró que el tiempo y el espacio, que siempre se habían considerado entidades diferenciadas, formaban en realidad una entidad única: el espacio-tiempo.

El espacio-tiempo es el escenario en el que se desarrollan todos los eventos físicos del universo, y se trata de un tejido maleable, que se curva en presencia de materia. Esta curvatura es la causante de los efectos gravitatorios que rigen el movimiento de los cuerpos (tanto el de los planetas alrededor del Sol, como el de los cúmulos de galaxias), y los agujeros negros supermasivos constituyen un entorno idóneo para verificar este efecto.

“Nuestras observaciones son consistentes con la teoría de la relatividad –apunta Andrea Ghez, investigadora de la Universidad de California, que encabeza el trabajo-. Sin embargo, la relatividad no puede explicar completamente la gravedad dentro de un agujero negro, y en algún momento tendremos que ir más allá de Einstein, a una teoría de la gravedad más completa que explique estos entornos extremos«, subraya.

Desplazamiento al rojo gravitatorio

Los resultados han sido posibles gracias a la estrella S2, que dibuja una elipse muy pronunciada en torno a Sagitario A* y que, en el punto de máximo acercamiento, se sitúa a tan solo unas tres veces la distancia que existe entre el Sol y Plutón. A esa distancia, y debido a la enorme fuerza de gravedad del agujero negro, la relatividad predice que los fotones (partículas de luz) deberían sufrir una pérdida de energía, lo que se conoce como desplazamiento al rojo gravitatorio. Eso es, precisamente, lo que ha medido el equipo científico, confirmando un resultado publicado en 2018.

Debido a la enorme fuerza de gravedad del agujero negro, la relatividad predice que los fotones deberían sufrir una pérdida de energía; eso es lo que ha medido el equipo

“Este tipo de experimentos está sujeto a un gran número de posibles errores y, desafortunadamente, el equipo que difundió el resultado anterior no publicó todos los datos, algo que debería ser estándar hoy día, señala Rainer Schödel, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía y uno de los autores del estudio. Con este trabajo, aportamos una comprobación independiente de un experimento extremadamente difícil, muy necesario en este caso, y aportamos todos los datos y los análisis estadísticos”.

Los datos clave en la investigación fueron los tomados con el telescopio Keck (Hawaii) durante los meses del máximo acercamiento entre la estrella y el agujero negro. Estos datos, en cuya obtención participó Eulalia Gallego, investigadora en el mismo instituto, se combinaron con las mediciones realizadas en los últimos 24 años, lo que permitió obtener la órbita completa de la estrella en tres dimensiones y, a su vez, comprobar la validez de la relatividad general.

“Este resultado es un ejemplo claro del enorme potencial de centro galáctico como laboratorio, no solo para estudiar los núcleos galácticos y su papel en la evolución de las galaxias, sino también para resolver cuestiones de física fundamental”, concluye Schödel, que además es investigador principal del proyecto GALACTICNUCLEUS, que busca resolver cuestiones abiertas incrementando en más de cien veces nuestro conocimiento actual de la población estelar más cercana a Sagitario A*.

Últimas noticias publicadas Ver más

24 May 2024 | Internacional
Descubierto un “exo-venus” transitando a 40 años luz
Una investigación internacional ha descubierto un exoplaneta a priori templado y de tamaño casi terrestre, muy parecido al de Venus. Se trata del “exo-venus” más cercano detectado hasta la fecha por el método de los tránsitos, es decir, observando los mini-eclipses periódicos (tránsitos) de su estrella causados por el paso del planeta delante de ella.
Leer más
23 May 2024 | Madrid
Un estudio sobre estrellas semiclásicas, Premio SEA Tesis 2024
Una tesis realizada en el Instituto de Astrofísica de Andalucía por el físico Julio Arrechea sobre estrellas semiclásicas ha obtenido el Premio SEA Tesis 2024 en la categoría astronomía y astrofísica que concede la Sociedad Española de Astronomía. 
Leer más
23 May 2024 | Internacional
La misión Euclid celebra sus primeros resultados científicos con unas impresionantes imágenes
El Consorcio Euclid anuncia la publicación de sus primeros artículos, que demuestran la capacidad de Euclid para desentrañar los secretos del cosmos y permitir a los científicos buscar planetas errantes y explorar la evolución del universo.
Leer más