Esquema de las órbitas de algunas de las estrellas cercanas a Sagitario A*, el agujero negro de cuatro millones de masas solares situado en el centro de la Vía Láctea. [S. Sakai/A. Ghez/Observatorio Keck/Universidad de California en Los Ángeles.]
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Un equipo de físicos ha empleado por primera vez las órbitas de las estrellas cercanas a Sagitario A*, el agujero negro supermasivo situado en el centro de la Vía Láctea, para poner a prueba la relatividad general en un régimen nunca validado hasta ahora: el del campo gravitatorio generado por un objeto de varios millones de masas solares. En concreto, el nuevo estudio ha impuesto cotas a la intensidad de una hipotética quinta interacción de la naturaleza cuyo efecto neto consistiese en modificar de cierta manera precisa la expresión habitual del potencial gravitatorio, una posibilidad contemplada por algunos modelos de unificación así como por diversas propuestas para extender la teoría de la gravedad formulada por Einstein en 1915. El trabajo, firmado por el investigador de la Universidad de California en los Ángeles Aurelien Hees y otros 16 autores, se publica en Physical Review Letters.
En su estudio los investigadores han empleado los datos correspondientes a 20 años de observaciones de dos estrellas que orbitan en las inmediaciones de Sagitario A*: S0-2, la cual completa una vuelta cada 16 años terrestres aproximadamente, y S0-38, con un período de 19 años. Según el análisis de los autores, el movimiento de estas dos estrellas no mostraría ninguna desviación significativa con respecto a las predicciones de la relatividad general.
En cuanto a los límites que dicho resultado nulo impone sobre la posible existencia de una quinta interacción de la naturaleza, el modelo considerado por los investigadores describe esta última en términos de dos parámetros físicos: su intensidad con relación a la gravedad y su alcance característico. Para un alcance típico de unas 150 unidades astronómicas (es decir, 150 veces la distancia Tierra-Sol, lo que corresponde aproximadamente al máximo acercamiento de S0-2 a Sagitario A*), el estudio concluye que cualquier hipotética quinta fuerza tendría que ser, como mucho, del orden de cien veces menos intensa que la gravedad.
Aunque cotas numéricamente similares ya habían sido obtenidas en el pasado gracias al estudio detallado del movimiento de los planetas del sistema solar, el interés del nuevo trabajo reside en que, por primera vez, los investigadores han conseguido analizar lo que ocurre en las inmediaciones de un agujero negro supermasivo, un entorno físico completamente distinto del que proporciona nuestro sistema planetario. En este último, las distancias implicadas son del orden de pocas unidades astronómicas y la masa que genera el campo gravitatorio es el Sol. Sagitario A*, por su parte, posee una masa estimada en cuatro millones de masas solares.
Según explican los autores en su artículo, los datos que estarán disponibles en 2018, cuando se espera que S0-2 alcance su punto de máxima cercanía a Sagitario A*, podrán usarse para mejorar en un factor de dos el límite obtenido ahora sobre la intensidad de una hipotética quinta fuerza de la naturaleza. A largo plazo, la próxima generación de grandes telescopios debería permitir obtener cotas unas 50 veces más restrictivas que la actual.
Más información en Physical Review Letters, Physics y Observatorio Keck. Una versión del artículo técnico se encuentra disponible en el repositorio arXiv.
—IyC
