Un equipo internacional que incluye a Carlos R. Argüelles, Martín F. Mestre y Valentina Crespi, de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) en Argentina, ha completado una investigación en la que ha estudiado los detalles de las perturbaciones gravitatorias que sufre una estrella joven conocida como S2. El rasgo más llamativo de S2 es que orbita a corta distancia en torno a Sagittarius A* (SgrA*), el objeto compacto supermasivo que se halla en el centro de nuestra galaxia la Vía Láctea.
En esta investigación, se ha conseguido encontrar una manera de distinguir observacionalmente entre esos dos escenarios (agujero negro convencional o concentración de materia oscura) valiéndose de la precesión de la órbita S2. La estrategia es muy similar a como se probó la teoría de la relatividad general usando la precesión de la órbita de Mercurio alrededor del Sol.
El estudio se ha apoyado en datos observacionales obtenidos durante las últimas tres décadas con los cinco telescopios terrestres más potentes. Estos instrumentos registraron el comportamiento de S2.
Las observaciones de S2, junto a otro grupo de estrellas similares que orbitan el centro galáctico, llevó al Premio Nobel de Física en 2020, otorgado a Reinhard Genzel y Andrea Ghez: “Por el descubrimiento de un objeto compacto supermasivo en el centro de nuestra galaxia”.
Durante aproximadamente tres décadas, y de manera independiente, dos extensas campañas observacionales han monitoreado un grupo de estrellas jóvenes y brillantes que orbitan la zona central (de unos 3 años-luz de diámetro) de nuestra galaxia, para acotar la masa y la naturaleza del objeto supermasivo alojado en su centro.
Tradicionalmente, un agujero negro clásico ha sido la hipótesis más aceptada para la naturaleza de SgrA*. La razón de esto es que las órbitas de las pocas estrellas S detectadas son elipses casi perfectas, lo que implica la existencia de un objeto muy compacto colocado en su foco. La teoría de la relatividad general de Einstein predice que las órbitas no pueden ser perfectamente keplerianas debido a que, según esa misma teoría, estas deben mostrar una precesión de las periapsides.
Trazado orbital de la estrella S2 alrededor del centro galáctico. La órbita de S2 tiene un movimiento de precesión, lo que significa que la ubicación de su punto más cercano al objeto supermasivo del centro galáctico cambia con cada giro, de modo que la siguiente órbita gira con respecto a la anterior, creando una forma de rosetón. Este efecto es conocido como precesión Schwarzschild. (Imagen: ESO / L. Calçada. CC BY 4.0)
El nuevo estudio demuestra que este efecto también está presente en el caso de una concentración de materia oscura lo bastante compacta y que además está de acuerdo con todos los datos públicos disponibles, los cuales muestran la existencia de este patrón relativista en la órbita de S2.
2026 será un buen año para ratificar datos. Los doctores Argüelles, Mestre y la estudiante Crespi describen: “En ese año se podrán realizar nuevas mediciones sobre la precesión de la estrella S2 y dilucidar si en el centro galáctico se encuentra un agujero negro supermasivo o materia oscura”.
Concretamente, en el estudio se predice que los dos escenarios sobre la naturaleza de SgrA* podrían discriminarse midiendo la precesión de la estrella S2 alrededor del próximo paso por el apocentro –el punto de una órbita elíptica más alejado de su centro gravitatorio– que ocurrirá en 2026.
“La razón detrás de esta diferencia es que mientras el agujero negro predice una única precesión prograda, en el paradigma de la materia oscura, esta puede ser retrógrada o prograda, dependiendo de la cantidad de materia oscura que llena la órbita, la cual a su vez depende de la masa de los darkinos” sostienen los especialistas.
Un aspecto notable de esta novedosa interpretación acerca de la naturaleza de SgrA* es que la distribución de materia oscura no está restringida al núcleo de la galaxia. El modelo de materia oscura desarrollado por el equipo de investigación predice que esta se extiende hasta las partes externas de nuestra galaxia, formando un halo diluido que explica, además, el movimiento de las estrellas que orbitan a su alrededor. Este resultado, junto con otro estudio relacionado obtenido por algunos de los miembros del equipo de investigación, liderado por Argüelles, insinúa un cambio de paradigma en el campo de los halos de materia oscura y la formación de agujeros negros supermasivos.
En las conclusiones del estudio, se sugiere que “las galaxias no activas como la nuestra podrían albergar densas concentraciones de materia oscura en sus centros, mientras que las galaxias más masivas y activas albergan agujeros negros supermasivos que se han formado a partir del colapso gravitacional de estos núcleos de materia oscura”.
El estudio se titula “What does lie at the Milky Way centre? Insights from the S2-star orbit precession”. Y se ha publicado en la revista académica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, de la Royal Astronomical Society. (Fuente: Eduardo Spínola / UNLP / Argentina Investiga)
Fuente NCYT