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La Relatividad General de Einstein confirmada cerca de un agujero negro

Las observaciones realizadas con el Very Large Telescope de la ESO revelaron por primera vez los efectos predichos por la relatividad general de Einstein sobre el movimiento de una estrella que pasa a través del campo gravitacional extremo cerca del agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. Este resultado largamente buscado representa el clímax de una campaña de observación de 26 años que utiliza telescopios de ESO en Chile. Fuente: Observatorio Espacial Europeo.



Nuevas observaciones infrarrojas de los instrumentos GRAVITY, NACO y SINFONI extremadamente sensibles en el Very Large Telescope (VLT) de la ESO, ahora han permitido a los astrónomos seguir a una de estas estrellas, llamada S2, al pasar muy cerca del agujero negro durante mayo de 2018 a una velocidad más de 25 millones de kilómetros por hora, tres por ciento de la velocidad de la luz, y a una distancia de menos de 20 mil millones de kilómetros.

Estas mediciones extremadamente delicadas fueron realizadas por un equipo internacional dirigido por Reinhard Genzel del Instituto Max Planck de física extraterrestre (MPE) en Garching, Alemania, en colaboración con investigadores de todo el mundo. Las observaciones son la culminación de una serie de 26 años de observaciones cada vez más precisas del centro de la Vía Láctea utilizando instrumentos de la ESO. 'Esta es la segunda vez que observamos el estrecho paso de S2 alrededor del agujero negro en nuestro centro galáctico. Pero esta vez, gracias a la instrumentación mejorada, pudimos observar la estrella con una resolución sin precedentes ", explica Genzel. "Nos hemos estado preparando intensamente para este evento durante varios años, ya que queríamos aprovechar al máximo esta oportunidad única de observar los efectos relativistas generales".
Las nuevas mediciones revelan claramente un efecto llamado desplazamiento al rojo gravitatorio. 
La luz de la estrella se desliza hacia longitudes de onda más largas a lo largo del intenso campo gravitacional del agujero negro. Y el estiramiento en la longitud de onda de la luz de S2 concuerda precisamente con lo predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein. Esta es la primera vez que se observa esta desviación de las predicciones respecto de la gravedad newtoniana más simple en la predicción del movimiento de una estrella alrededor de un agujero negro supermasivo. El equipo utilizó SINFONI para medir el movimiento de S2 hacia y desde la Tierra y el instrumento interferométrico GRAVITY para realizar mediciones extraordinariamente precisas de la posición de S2 para definir la forma de su órbita. GRAVITY crea imágenes tan nítidas que puede revelar el movimiento de la estrella de noche a noche a medida que pasa cerca del agujero negro, a 26.000 años luz de la Tierra.

"Sagitario A" es un agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. (Foto: NASA)

Al combinar las mediciones de posición y velocidad de SINFONI y GRAVITY, así como las observaciones previas con otros instrumentos, el equipo pudo compararlas con las predicciones de la gravedad newtoniana, la relatividad general y otras teorías de la gravedad. Como era de esperar, los nuevos resultados son inconsistentes con las predicciones de Newton y en excelente acuerdo con las predicciones de la relatividad general. Más de cien años después de que publicara su artículo presentando las ecuaciones de la relatividad general, se ha demostrado que Einstein tiene razón una vez más.

Los espectrómetros GRAVITY analizan la longitud de onda de la luz estelar observada y convierten los fotones recibidos en señales electrónicas. "GRAVITY es un desafío tecnológico. Sin embargo, después de más de dos décadas de investigación astrofísica en las estrellas de alta velocidad en el Centro Galáctico y en el desarrollo de instrumentación astronómica, el esfuerzo ha sido recompensado con un excelente resultado en física experimental ", dice Andreas Eckhart de la Universidad de Colonia, quienes desarrollaron el “hardware” y la construcción de los espectrómetros.

Se espera que las continuas observaciones revelen otro efecto relativista más adelante en el año, en concreto, una pequeña rotación de la órbita de la estrella, conocida como precesión de Schwarzschild, a medida que S2 se aleja del agujero negro.

Fuentes:
- Detection of the gravitational redshift in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole. Astronomy & Astrophysics, 2018; 615: L15 DOI: 10.1051/0004-6361/201833718

- University of Cologne. "Einstein's general relativity confirmed near black hole." ScienceDaily. ScienceDaily, 30 July 2018. 


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