S301, la estrella más rápida de la galaxia, revolucionará nuestro conocimiento de los agujeros negros

En el corazón de la Vía Láctea, donde el espacio se retuerce bajo el peso de lo invisible, los astrónomos acaban de descubrir una estrella que desafía toda lógica cósmica. Se llama S301, y viaja a 25.000 kilómetros por segundo alrededor de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo que domina el centro de nuestra galaxia. Completa cada órbita en apenas 8,7 años, un ciclo tan vertiginoso que promete revelar secretos sobre la naturaleza del universo que han permanecido ocultos durante millones de años.

El descubrimiento fue posible gracias a la extraordinaria precisión del Interferómetro del Very Large Telescope, ubicado en el desierto chileno de Atacama. Los astrónomos utilizaron el instrumento GRAVITY+, capaz de combinar la luz de cuatro telescopios de 8 metros para crear una lente virtual con quince veces más resolución que los instrumentos convencionales. Fue un equipo internacional de investigadores el que, trabajando con esta tecnología de punta, identificó a S301 entre la densa nube de gas y polvo que rodea el agujero negro central.

Sagitario A* es un monstruo gravitacional: su masa equivale a 4,3 millones de veces la del Sol, pero toda esa materia está comprimida en un diámetro de apenas 25 millones de kilómetros. Alrededor de este gigante oscuro orbita un enjambre de estrellas que se mueven a velocidades extraordinarias. Hasta ahora, la estrella S2 ostentaba el récord, viajando a 7.650 kilómetros por segundo y completando su órbita cada 16 años. En 2018, S2 sirvió para confirmar la teoría de la relatividad general de Einstein al demostrar efectos predichos por la teoría, como el corrimiento al rojo gravitacional. Pero S301 ha pulverizado todos esos récords. Es 3,3 veces más rápida que S2 y se sumerge en el pozo gravitatorio del agujero negro diez veces más profundamente de lo que nunca lo ha hecho su predecesora.

Durante su máxima aproximación, lo que los astrónomos llaman pericentro, S301 se acerca a apenas 1.780 millones de kilómetros del agujero negro, una distancia apenas un 20 por ciento mayor que la que separa a Saturno del Sol. En ese instante crítico, la gravedad abrumadora del oscuro gigante la acelera hasta esos 25.000 kilómetros por segundo. Félix Mang, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Garching, Alemania, y autor principal del estudio publicado en Nature, subraya que lo especial de esta estrella es que orbita a Sagitario A* en una órbita extraordinariamente estrecha, acercándose al agujero negro a apenas doce veces la distancia de la Tierra al Sol, algo sin precedentes.

Pero la velocidad vertiginosa de S301 es solo el medio para alcanzar un objetivo mucho mayor. La teoría de la relatividad general predice que un objeto supermasivo como un agujero negro no permanece inmóvil, sino que gira sobre sí mismo. Al hacerlo, arrastra consigo el tejido del espacio-tiempo, retorciéndolo como si fuera un remolino. Los astrofísicos lo llaman arrastre de marco o efecto Lense-Thirring. S301, navegando en las proximidades del agujero negro, se encuentra exactamente nadando a través de ese espacio-tiempo retorcido. Esa torsión altera su órbita de forma detectable con el paso de los años. Stefan Gillessen, coinvestigador del Instituto Max Planck, explica que la cercanía de S301 significa que la estrella realmente sentirá la rotación del agujero negro. Por primera vez, los astrónomos serán capaces de medir muy directamente el giro de un agujero negro masivo, lo que constituiría una prueba clave de la teoría de Einstein.

Este hito permitirá, tras observar al menos un par de órbitas completas, verificar el legendario teorema del no pelo de los agujeros negros, según el cual es posible predecir el campo gravitacional de un agujero negro conociendo únicamente su masa y su giro. Juan Osorno, astrónomo del Observatorio de París, señala que sin esta estrella necesitarían medir el movimiento de otras estrellas durante varias décadas más para acercarse siquiera a medir el giro del agujero negro.

Aún queda una incógnita fascinante: ¿cómo llegó S301 a un vecindario tan hostil? Ninguna estrella podría formarse jamás tan cerca de un agujero negro supermasivo sin ser destrozada por las gigantescas fuerzas de marea. S301 debió llegar allí después de nacer. La explicación más probable es el llamado Mecanismo de Hills. Originalmente, S301 viajaba acompañada por otra estrella, formando un sistema binario que se acercó demasiado a Sagitario A*. El agujero negro rompió entonces la relación gravitatoria entre las dos estrellas, capturó a S301 condenándola a su órbita actual, y expulsó a la estrella compañera hacia las profundidades de la galaxia a una velocidad de vértigo.

Los astrónomos esperan con impaciencia la entrada en servicio del ELT, el Extremely Large Telescope del Observatorio Europeo del Sur. S301 regresará a su pericentro a finales de 2031, y será entonces, con el nuevo telescopio ya a pleno rendimiento, cuando será posible desentrañar por fin los secretos que el oscuro señor del centro galáctico lleva millones de años ocultando.