S2 y el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea

En los próximos meses vamos a ser testigos de un fenómeno muy interesante. S2, una estrella masiva, va a acercarse mucho a Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. Algo que muchos astrónomos van a observar en todo el mundo…

Las observaciones de S2

S2 y el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea

Concepto artístico de tres estrellas, y sus órbitas, alrededor de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia.
Crédito: ESO/M. Parsa/L. Calçada

En tiempos recientes se han realizado varias observaciones de S2. Es una estrella de tipo B, unas 15 veces más masiva que el Sol. Es mucho más luminosa que nuestra estrella. Algo que facilita poder observarla desde nuestro planeta. Porque nos separan unos 26.000 años-luz de distancia del centro de la Vía Láctea. De entre los miles de millones de estrellas de la galaxia, S2 es muy especial. Orbita a poca distancia de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo.

Como seguramente sepas, todas las galaxias tienen un agujero negro supermasivo en su centro. El nuestro, es Sagitario A* (se lee “sagitario A estrella”). Tiene unos 4 millones de veces la masa del Sol. Aunque es una cantidad enorme, lo cierto es que en cuanto a agujeros negros de este tipo, no es de los más grandes. El acercamiento de S2 es muy interesante. Debería permitir que se pueda determinar mejor cuál es la masa exacta.

Se cree que la formación del agujero negro supermasivo y la galaxia a su alrededor son parte de un mismo proceso. Algunas características de la galaxia suelen variar según la masa del agujero negro. Por lo que, cuanto más podamos descubrir, mejor podremos conocer la Vía Láctea. De S2 sabemos que orbita alrededor de Sagitario A* en una órbita que tarda unos 15 años en completar. Tiene una órbita de unos 300.000 millones de kilómetros.

Los efectos de Sagitario A* en la estrella S2

Imagen en infrarrojo del centro de la Vía Láctea. Se muestra la posición de S2 y de Sagitario A*.
Crédito: ESO/MPE/S. Gillessen et al.

Aunque puede parecer mucha distancia, hay que recordar que los agujeros negros supermasivos son grandes. Además, la órbita de S2 es elíptica. Así que en el punto más cercano se queda a algo más de 18.000 millones de kilómetros. Por ponerlo en perspectiva, es solo cuatro veces más lejos de lo que está Neptuno del Sol. Cuando se acerque, la gravedad del agujero negro supermasivo lo acelerará hasta alcanzar 6.000 kilómetros por segundo.

Es decir, se moverá al 2% de la velocidad de la luz. No es una cifra despreciable. Aquí es donde entra en juego las mediciones de la estrella. Si se observa en diferentes momentos, es posible determinar la masa de Sagitario A*. En 2002 ya se observó a S2. Además, hay observaciones de los movimientos de otras estrellas alrededor del agujero negro. De ahí se deduce que la masa del agujero negro supermasivo está en torno a los 4,15 millones de veces la masa del Sol.

No es lo único interesante que se podrá determinar. Al acercarse tanto al agujero negro, S2 podría permitir observar algunas predicciones de la teoría de la relatividad de Einstein. Por ejemplo, la luz de la estrella tendrá que enfrentarse a la gravedad del agujero negro para escapar. Así que perderá energía. Eso provoca que su luz se desplace al rojo. Quizá el fenómeno te resulte familiar. Lo utilizamos a menudo al hablar de las galaxias que se alejan de la Tierra, y cuya luz nos llega estirada (y desplazada al rojo).

Efectos que se pueden medir

Imagen en infrarrojo, del telescopio espacial Spitzer, que muestra las estrellas del centro de la Vía Láctea.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/S. Stolovy (SSC/Caltech)

La cantidad de desplazamiento depende de la velocidad. En el caso de S2, en el momento de mayor acercamiento, ese desplazamiento al rojo por la gravedad es como añadir unos 200 kilómetros por segundo a la velocidad de la estrella. Es algo que los astrónomos pueden medir con facilidad. Otro efecto es que la órbita de la estrella varía. Rota ligeramente. Hay otro efecto que se espera observar, pero que es más difícil de medir.

Se trata de la precesión relativista. Si dibujas una línea que atraviese el eje largo de la órbita de la estrella, con cada vuelta alrededor del agujero negro, veremos que se desplaza. Es un efecto pequeño, pero los astrónomos esperan poder verlo cuando S2 se acerque a Sagitario A+. Algo que sucederá entre abril y junio de 2018. S2, además, nos da una ventaja que no es muy común en este tipo de estrellas.

Los astros como S2 suelen ser binarios. Es decir, hay una estrella que orbita junto a ellas. Si tuviese una, las observaciones podrían verse distorsionadas. Porque la gravedad del agujero negro podría afectar a la estrella compañera y afectar a su órbita de manera importante. Algo que, a su vez, afectaría al movimiento de S2. Así que se perdería un factor clave para poder hacer esas observaciones, porque dependen del movimiento de la estrella.

S2 (probablemente) no tiene estrellas compañeras

Esta es una imagen de la región de Sagitario A*, el agujero negro supermaviso en el centro de la Vía Láctea, capturada por el observatorio de Rayos X Chandra.
Crédito: NASA/CXC/MIT/F.K. Baganoff et al.

Un equipo de astrónomos ha utilizado datos (tanto viejos como nuevos) en busca de posibles compañeras de S2. Analizaron su espectro, en busca de posibles pistas, pero no vieron nada. No hay ninguna señal de que haya otra estrella salvo S2.  Sin embargo, eso no quiere decir que no pueda haber alguna estrella compañera. Podría ser una estrella que fuese mucho menos masiva y su presencia pase desapercibida.

De hecho, los astrónomos han hecho los cálculos y han determinado que, de haberla, no puede tener más de 1,6 veces la masa del Sol. De otro modo, ya la habrían detectado. Si fuese más masiva tendría que estar mucho más lejos (o habría sido detectada). Y en ese caso, la gravedad de Sagitario A* habría separado las estrellas hace mucho tiempo. Es decir, que en este caso, los efectos de una estrella, si la hubiese, no afectaría a las mediciones.

Es un asunto importante, en cualquier caso. Porque los astrónomos necesitan estar al corriente de posibles perturbaciones que provocase una posible estrella compañera. Aunque no todo son buenas noticias. A pesar de que se conoce mucha información sobre S2, hay algunas cuestiones que han quedado en el aire. Puede que los astrónomos logren desentrañarlas en los próximos meses, pero por ahora toca esperar.

Los orígenes de S2 y su encuentro con Sagitario A*

Esta simulación por ordenador muestra un agujero negro supermasivo en el núcleo de una galaxia.
Crédito: NASA, ESA, y D. Coe, J. Anderson, y R. van der Marel (STScI)

Concretamente, los astrónomos esperaban determinar cómo se formó S2. ¿Fue a partir de material que giraba alrededor del agujero negro hace millones de años? ¿Se formó en un cúmulo abierto? No es una posibilidad ni mucho menos descabellada. hay varios cúmulos abiertos cerca de Sagitario A+. Así que bien podría ser su origen. Otra posibilidad es que en el pasado fuese un sistema binario en una órbita mucho más larga.

En ese caso, en algún momento, un encuentro cercano con el agujero negro provocó que la estrella compañera fuese arrancada del sistema. Quizá se convirtiese en una estrella hiperveloz. Es decir, que viajase a una velocidad tan elevada como para escapar de la atracción gravitatoria de la Vía Láctea. La consecuencia sería que S2 se habría quedado en esta extraña órbita de 15 años alrededor de Sagitario A*.

Todavía hay muchas cosas que se desconocen sobre los entornos de los agujeros negros supermasivos. Descubrir, por ejemplo, como terminan las estrellas en esos lugares sería muy útil. Pero sea como fuese, no hay que perder la perspectiva. En los próximos meses tendremos la oportunidad de observar un fenómeno poco común. Habrá que ver si los astrónomos logran detectar esa precesión gravitacional y el efecto de la gravedad sobre la luz de S2…

Referencias: Bad Astronomy

Alex Riveiro

Amante de la astronomía. Hablo de todo lo relacionado con el universo y sus conceptos de una manera amena y sencilla. Desde los púlsares hasta la historia de la astronomía en Al-Andalus.

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2 Respuestas

  1. Bonderman dice:

    Será que Sagitario A* se tragará a S2?

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