Inicio Intelectualidad ¿A qué velocidad rota el agujero negro central de la Vía Láctea?

¿A qué velocidad rota el agujero negro central de la Vía Láctea?

Múltiples hallazgos han situado a los agujeros negros en primer plano durante los últimos tiempos. El premio Nobel de Física de 2020 puso la guinda a esos logros al recaer en Roger Penrose, por sus trabajos teóricos sobre los agujeros negros, y en Reinhard Genzel y Andrea Ghez, por sus estudios del  agujero central de la Vía Láctea, Sagitario A* (Sgr A*), basados en el movimiento de estrellas cercanas al centro de la galaxia. Ghez midió así la masa de Sgr A*: unos cuatro millones de veces la masa del Sol. Pero Sgr A* no ha desvelado todavía todos sus secretos. Muy en especial, se sabe poco sobre la velocidad a la que rota: hasta ahora solamente ha habido estimaciones muy dispares.

Abraham Loeb, de la Universidad Harvard, y Giacomo Fragione, de la Universidad del Noroeste, en Evanston, Estados Unidos, han abordado en The Astrophysical Review Letters el problema valiéndose de los datos de unas cuarenta estrellas que describen a velocidades enormes, fracciones no insignificantes de la velocidad de la luz, órbitas muy cercanas a Sgr A* (se ha dado a este conjunto el nombre de «estrellas-S»). Hace poco se ha descubierto que están repartidas en dos planos inclinados con respecto al de la galaxia. Los dos astrofísicos han buscado en su movimiento indicios del efecto Lense-Thirring.

Se trata de una predicción de la relatividad general. Dice que un astro que rota deforma el espaciotiempo que lo rodea, tanto más cuanto mayores sean la velocidad de rotación y la masa del astro. Esa deformación «arrastra» los marcos de referencia de modo que un cuerpo celeste que orbite alrededor de, en este caso, un agujero negro rotativo sufrirá «precesión» orbital: los ángulos característicos del plano de su órbita evolucionarán con el tiempo. Entre ellos, el de su inclinación con respecto al plano ecuatorial del agujero; el plano orbital de la estrella que gira alrededor del agujero tiende a alinearse con el plano ecuatorial del agujero negro.

Abraham Loeb y Giacomo Fragione han analizado el cambio de la inclinación en las órbitas de esas estrellas-S casi contiguas a Sgr A* (a menos de alguna décima de año luz del agujero negro). De los datos deducen que, si la rotación de Sgr A* fuese suficientemente rápida, la escala de tiempo característica de la precesión asociada al efecto de Lense-Thirring sería menor que el tiempo que llevan existiendo las estrellas-S, pese a que estos astros, que tienen una masa mayor que la del Sol, son bastante jóvenes. Pero si fuera así, como el ritmo de la precesión no es igual para cada estrella de los discos, ya que depende de la órbita concreta de cada una, la conformación discoidal se habría perdido ya. Por lo tanto, la velocidad de rotación del agujero negro ha de ser suficientemente lenta para que las estrellas existan desde hace menos que el tiempo característico de la precesión de Lense-Thirring y se encuentren todavía dispuestas en esa estructura discoidal con que nacieron (que estén dispuestas así por azar es muy poco probable). El ritmo de rotación de los agujeros negros se mide con un parámetro adimensional que vale cero cuando no hay rotación en absoluto y 1 si su velocidad es la máxima posible. Según los cálculos de Loeb y Fragione, el valor de ese parámetro para Sgr A* no puede ser mayor de 0,1.

Loïc Mangin / Pour la Science

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de  Pour la Science.

Referencia: «An Upper Limit on the Spin of SgrA* Based on Stellar Orbits in Its Vicinity», de Giacomo Fragione y Abraham Loeb, en The Astrophysical Journal Letters, volumen 901, número 2; puede leerse la prepublicación, arXiv:2008.11734 [astro-ph.GA].