El agujero negro supermasivo más cercano a la Tierra está a solo 26 000 años luz de distancia, situado justo en medio de nuestra galaxia. En mayo, los astrónomos del Observatorio Europeo del Sur (ESO) en Chile observaron que una estrella llamada S2 hizo su órbita más cercana por el agujero negro y pudieron ver cómo el intenso campo gravitacional del agujero afectaba el movimiento de la estrella. Al estudiar a la S2 en su órbita, los astrónomos pudieron confirmar una predicción crucial de la teoría general de la relatividad de Einstein al convertir a la naturaleza en un laboratorio gravitatorio.
Con una masa cuatro millones de veces mayor que nuestro Sol, el agujero negro supermasivo más grande de la Vía Láctea tiene el título del campo gravitacional más fuerte de la galaxia. Las condiciones extremas son la norma aquí y cualquier estrella que quede atrapada en su campo gravitacional orbitará el agujero negro a millones de kilómetros por hora. Estas condiciones de gravedad extrema hacen que el agujero negro sea el lugar ideal para probar las teorías de la física gravitacional, justo como la teoría de la relatividad general de Einstein.
Según la teoría de Einstein, los campos gravitacionales fuertes deberían extenderse a la longitud de onda de la luz de las estrellas dentro del campo. Este fenómeno se conoce como desplazamiento al rojo gravitatorio porque las longitudes de onda más largas hacen que la luz de las estrellas parezca ser más roja.
Cuando la S2 tuvo su acercamiento más próximo al agujero negro en mayo, se encontraba a 19 000 millones de kilómetros del agujero negro y se movía a más de veinticuatro millones de kilómetros por hora, o a cerca del tres por ciento de la velocidad de la luz. Durante su paso, los astrónomos de ESO observaron un fuerte desplazamiento al rojo gravitatorio en la luz de la S2. El desplazamiento coincidió precisamente con los valores predichos por la teoría general de la relatividad de Einstein.
Los astrónomos de ESO han estado observando el agujero negro de la Vía Láctea durante veintiséis años, pero solo recientemente sus instrumentos son lo suficientemente sensibles como para realizar los tipos de observaciones necesarias para probar la teoría de Einstein de esta manera. La S2 solo orbita el agujero negro una vez cada dieciséis años, por lo que esta vez los astrónomos querían asegurarse de que estaban listos para aprovechar el laboratorio gravitacional preparado por la naturaleza.
El ESO tiene cuatro telescopios principales que constituyen el conjunto de telescopios más avanzado del mundo. Cada uno está equipado con un espejo de casi ocho metros de diámetro. La investigación reciente solo fue posible debido a un nuevo conjunto de dispositivos hipersensibles utilizados por los telescopios. Se usó un instrumento llamado SINFONI para medir la velocidad de la estrella y otro instrumento llamado GRAVITY hizo imágenes de la S2 de alta resolución cada noche para ver su movimiento y trazar su órbita.
“Esta es la segunda vez que observamos el paso cercano de la S2 alrededor del agujero negro en nuestro centro galáctico”, dijo en un comunicado Reinhard Genzel, físico del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre. “Pero esta vez, gracias a las grandes mejoras en los instrumentos, pudimos observar la estrella con una resolución sin precedentes. Nos hemos estado preparando intensamente para este evento durante varios años, ya que queríamos aprovechar al máximo esta oportunidad única de observar los efectos relativistas generales”.