Todo comenzó con el descubrimiento de Sagitario A *, una fuente de radio persistente ubicada en el Centro Galáctico de la Vía Láctea que resultó ser un agujero negro supermasivo (SMBH). Este descubrimiento fue acompañado por la comprensión de que las SMBH existen en el corazón de la mayoría de las galaxias, lo que explica su naturaleza energética y los chorros de hipervelocidad que se extienden desde su centro. Desde entonces, los científicos han estado tratando de obtener una mejor visión de Sag A * y sus alrededores para aprender más sobre el papel que juegan las SMBH en la formación y evolución de nuestra galaxia.

Este ha sido el objetivo de la colaboración GRAVITY, un equipo internacional de astrónomos y astrofísicos que han estado estudiando el núcleo de la Vía Láctea durante los últimos treinta años. Usando el interferómetro del Very Large Telescope (VLTI) de ESO, este equipo obtuvo las imágenes más profundas y nítidas hasta la fecha de la región alrededor de Sag A *. Estas observaciones llevaron a la medición más precisa hasta ahora de la masa del agujero negro y revelaron una estrella nunca antes vista que orbita cerca de él.

La colaboración de GRAVITY está compuesta por científicos del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), el Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique (LESIA), el Centre national de la recherche scientifique (CNRS), el Centro de Astrofisica e Gravitação (CENTRA), el Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) y el Observatorio Europeo Austral (ESO). La colaboración toma su nombre del instrumento de óptica adaptativa GRAVITY que desarrollaron para el VLTI.

Este instrumento único combina la luz de los cuatro telescopios de 8.2 metros (~ 27 pies) del Very Large Telescope (VLT) ubicado en el Observatorio Paranal en Chile, una técnica conocida como interferometría. El director del MPE, Reinhard Genzel, miembro de la colaboración GRAVITY, recibió un Premio Nobel en 2020 por su extensa investigación de Sagitario A *. Como dijo en un comunicado de prensa de ESO, esta última investigación ofrece una nueva perspectiva sobre las muchas preguntas que los astrónomos han tenido sobre el SMBH en el centro de nuestra galaxia:

“Queremos aprender más sobre el agujero negro en el centro de la Vía Láctea, Sagitario A *: ¿Qué tan masivo es exactamente? ¿Gira? ¿Las estrellas a su alrededor se comportan exactamente como esperamos de la teoría de la relatividad general de Einstein? La mejor manera de responder a estas preguntas es seguir las estrellas en órbitas cercanas al agujero negro supermasivo. Y aquí demostramos que podemos hacer eso con una precisión más alta que nunca «.

El equipo de colaboración también empleó una técnica de aprendizaje automático llamada Teoría del campo de información. Esto consistió en modelar cómo aparecerían las fuentes de luz reales, cómo GRAVITY las observaría y luego comparar los resultados simulados con las observaciones reales. Esto les permitió adquirir mediciones altamente precisas de Sag A * e imágenes del Centro Galáctico que eran 20 veces más nítidas que las realizadas por los telescopios VLT individuales por sí solos.

Además de las observaciones de GRAVITY, el equipo también utilizó datos de dos antiguos instrumentos VLT (NACO y SINFONI) y mediciones del Observatorio Keck y el Observatorio Gemini de NOIRLab en los EE. UU. Durante su período de observación, que se extendió de marzo a julio de 2021, el equipo utilizó estos instrumentos para realizar mediciones precisas de las estrellas que orbitan alrededor de Sag A * mientras realizaban su aproximación más cercana.

Imágenes obtenidas por el instrumento GRAVITY en el VLTI entre marzo y julio de 2021, que muestran estrellas orbitando muy cerca de Sgr A *, el agujero negro supermasivo en el corazón de la Vía Láctea. Crédito: Colaboración ESO / GRAVITY

Esto incluyó al S29, que tiene el récord de realizar la aproximación más cercana y rápida alrededor de Sag A * jamás observada. Esta estrella hizo su paso más cercano a fines de mayo de 2021, pasando a 13 mil millones de km (8 mil millones de millas), o 90 veces la distancia entre la Tierra y el Sol (90 AU), y alcanzó una velocidad de 8.740 km por segundo (5430 mps). . Además, encontraron una nueva estrella (S300) que previamente no había sido detectada, lo que demuestra el poder y la eficacia de sus observaciones.

«El VLTI nos brinda esta increíble resolución espacial, y con las nuevas imágenes, llegamos más profundo que nunca», dijo Julia Stadler, investigadora de la MPA que dirigió los esfuerzos de imágenes del equipo. «Estamos asombrados por su cantidad de detalles, y por la acción y la cantidad de estrellas que revelan alrededor del agujero negro».

“Seguir estrellas en órbitas cercanas alrededor de Sagitario A * nos permite sondear con precisión el campo gravitacional alrededor del agujero negro masivo más cercano a la Tierra, probar la relatividad general y determinar las propiedades del agujero negro”, agregó Genzel. Propuesta originalmente por Albert Einstein en 1916, la Relatividad General proporciona una explicación geométrica de la gravitación y su efecto sobre el espacio-tiempo. Desde entonces, los científicos han buscado oportunidades para probar esta teoría en las condiciones más extremas, que proporcionan las SMBH.

Estas últimas observaciones, combinadas con los datos anteriores del equipo, confirmaron que las estrellas siguen perfectamente los caminos predichos por la Relatividad General. A partir de esto, el equipo pudo limitar la masa de Sag A * a 4,3 millones de masas solares, la estimación más precisa de la masa del agujero negro hasta el momento. Por último, la naturaleza precisa de las imágenes y las mediciones permitió al equipo de colaboración ajustar la distancia a Sagitario A *, a 27.000 años luz de la Tierra.

El Extremely Large Telescope (ELT) será el «ojo en el cielo» más grande cuando obtenga la primera luz a finales de esta década. Crédito: ESO

Estos últimos resultados, que amplían treinta años de observaciones de nuestro centro galáctico, se presentan en dos artículos en la revista Astronomy & Astrophysics. El primer artículo, «Distribución de masa en el Centro Galáctico basada en la astrometría interferométrica de múltiples órbitas estelares», detalla cómo las observaciones del grupo de estrellas que orbitan Sag A * sirven como «sondas de precisión» para determinar la masa del SMBH.

El segundo artículo, “Imágenes profundas del Centro Galáctico con GRAVEDAD”, describe la nueva técnica de análisis que el equipo desarrolló para obtener las imágenes más profundas y nítidas de la región que rodea a Sag A *. En los próximos años será posible realizar más observaciones del Centro Galáctico a medida que el instrumento GRAVITY se actualice con la instalación de GRAVITY +. Esta actualización impulsará la sensibilidad del VLTI aún más y revelará estrellas más débiles que orbitan aún más cerca de Sag A *.

El equipo tiene como objetivo encontrar eventualmente estrellas que orbitan tan cerca de Sag A * que estén sujetas a los efectos gravitacionales causados ​​por la rotación del agujero negro. El ESO también está ocupado construyendo el telescopio extremadamente grande (ELT) en el desierto de Atacama en el norte de Chile. Una vez que esté completo (programado para 2027), el ELT será el observatorio más poderoso del mundo y permitirá las mediciones más precisas de las velocidades de estas estrellas. Se le unirá el Telescopio Gigante de Magallanes (GMT), cuya finalización está programada para 2025.

Además, varios telescopios de próxima generación se dirigirán al espacio en los próximos años, como el telescopio espacial James Webb (JWST) que se lanza en unos momentos desde el puerto espacial europeo en la Guayana Francesa. Para 2027, cuando el ELT comience a recibir luz, al JWST se le unirá el sucesor (y «madre») de Hubble, el Telescopio Espacial Romano Nancy Grace (RST). ¡No es de extrañar por qué los astrofísicos están mirando los próximos años con tanto entusiasmo!

Artículo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: Matt Williams, Universe Today
Salvo indicación contraria este trabajo está licenciado por el autor bajo la licencia International Creative Commons Attribution 4.0

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