Cerca del horizonte de sucesos a un tercio de la velocidad de la luz

No se puede decir que una velocidad de un tercio de la que tiene la luz sea realmente imaginable. Un objeto que se mueve a esa velocidad recorre unos inconcebibles 360 millones de kilómetros por hora; en un segundo rodearía a la Tierra dos veces y media. ¿Puede un objeto cósmico moverse realmente tan deprisa?

Pues sí, como lo demuestra una observación del centro de la Vía Láctea, presentada en Astronomy and Astrophysics por Reinhard Genzel, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, en Garching, y sus colaboradores. En el centro de nuestra galaxia hay, según la coincidente opinión de los expertos, un poderoso agujero negro que tiene una masa de cuatro millones de soles.

Este monstruo (pequeño, sin embargo, en comparación con los que hay en los centros de otras galaxias) recibe el nombre de Sagittarius A^* y parece estar rodeado de gas y polvo calientes que se precipitan hacia él. Esa materia emite continuamente radiación infrarroja; por eso, Sagittarius A^* aparece en los telescopios como un punto brillante, como muestran las observaciones de los últimos quince años. Sin embargo, también parece haber materia que gira más establemente a distancia suficiente de ese centro gravitatorio, una distancia que, con su correspondiente velocidad de giro, no hace inevitable la caída en el agujero.

Genzel y su equipo afirman haber captado ahora radiación procedente de cúmulos de materia especialmente calientes, emitida hacia la Tierra desde una órbita así. Estos «puntos calientes» se originan, se cree, cuando se reordena súbitamente el campo magnético del disco de acreción que rodea al agujero, donde se encuentra esa materia y que rodea al agujero; los electrones y otros portadores de carga sufren entonces rápidamente una gran aceleración hacia fuera. Se trata de un fenómeno parecido al que causa las erupciones solares: en el Sol, el desplazamiento de las líneas del campo magnético impulsa materia caliente hacia el exterior.

En agosto de 2018, Genzel y sus colaboradores observaron dos de esos brotes en el entorno de Sagittarius A^*. Esperaron entre 30 y 90 minutos. En ese lapso, la posición de la fuente se desplazó en unas millonésimas de segundo de arco, cuentan. La mejor explicación es que la luz infrarroja procedía de un cúmulo de gas que orbita cerca del agujero a un tercio de la velocidad de la luz.

Esta observación tan precisa fue posible gracias al trabajo conjunto de cuatro telescopios de ocho metros de diámetro del Observatorio Europeo del Sur, en el Cerro Paranal del desierto chileno de Atacama. Dentro del proyecto GRAVITY, estos científicos ya había observado hace unos meses una estrella que gira alrededor de Sagittarius A^* a alta velocidad.

La estrella «solo» se mueve a un 2,5 por ciento de la velocidad de la luz. Los cúmulos de gas detectados ahora son doce veces más veloces y se mueven justo como predice la teoría general de la relatividad de Einstein. Las simulaciones de su trayectoria arrojan que giran muy cerca de la órbita (conocida como ISCO, acrónimo en inglés de «órbita circular estable más interna») más allá de la cual no es posible que la materia rote alrededor del agujero sin que acabe cayendo en este. Esta última órbita es a su vez cercana al horizonte de sucesos, la frontera del agujero negro. 

Robert Gast /spektrum.de

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Spektrum der Wissenschaft.

Referencia: «Detection of orbital motions near the last stable circular orbit of the
massive black hole SgrA*», de GRAVITY Collaboration (R. Abuter et al.) en Astronomy & Astrophysics 618, L10 (2018).