12/Dic/08

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Un estudio sin precedentes, de 16 años de duración, sigue el rastro de las estrellas que giran alrededor del agujero negro de la Vía Láctea

En un estudio de 16 años de duración, usando varios telescopios de ESO, un equipo de astrónomos alemanes ha producido la vista más detallada hasta ahora del entorno del monstruo que se oculta en el corazón de nuestra galaxia: un agujero negro súper masivo. La investigación ha develado los secretos escondidos de esta tumultuosa región al trazar un mapa de las órbitas de casi 30 estrellas, cinco veces más que en los estudios previos. Una de las estrellas ha terminado ahora una órbita completa alrededor del agujero negro

Mediante la observación del movimiento de 28 estrellas que giran alrededor de la región más central de la Vía Láctea con admirable paciencia y precisión asombrosa, los astrónomos han sido capaces de estudiar el agujero negro súper masivo oculto allí. Es conocido como "Sagitario A*" (se pronuncia "Estrella Sagitario A"). La nueva investigación señala la primera vez que las órbitas de tantas de estas estrellas centrales han sido calculadas con precisión y revela información sobre la enigmática formación de estas estrellas; y sobre el agujero negro al que están ligadas.

"El centro de la galaxia es un laboratorio único donde podemos investigar los procesos fundamentales de la poderosa gravedad, de la dinámica estelar y de la formación de estrellas, que son de gran relevancia para todos los otros núcleos galácticos, con un nivel de detalle que nunca será posible más allá de nuestra galaxia", explica Reinhard Genzel, jefe de equipo del Max-Planck-Institute para la Física Extraterrestre en Garching, cerca de Munich.

El polvo interestelar que llena la galaxia obstruye nuestra visión directa de la región central de la Vía Láctea a la luz visible. De modo que los astrónomos usaron longitudes de onda infrarrojas que pueden traspasar el polvo para explorar la región. Mientras es un desafío tecnológico, vale la pena el esfuerzo. "El centro galáctico aloja al agujero negro súper masivo conocido y más cercano. Por lo tanto, es el mejor lugar donde estudiar a los agujeros negros en detalle", argumenta el primer autor del estudio, Stefan Gillessen.

El equipo usó a las estrellas centrales como "partículas de prueba" al observar cómo se mueven alrededor de Sagitario A*. Exactamente como hojas de un árbol atrapadas en una fría ráfaga revelan una compleja red de corrientes de aire, de modo que al seguir el rastro de las estrellas centrales se muestran los nexos de fuerzas en acción en el centro galáctico. Estas observaciones pueden entonces ser usadas para deducir importantes propiedades del agujero negro mismo, como su masa y distancia. El nuevo estudio también mostró que al menos el 95% de la masa detectada por las estrellas tiene que estar en el agujero negro. Por lo tanto, queda poco espacio para otra materia oscura.

"Sin duda alguna, el aspecto más espectacular de nuestro estudio a largo plazo es que ha producido lo que ahora se considera la mejor evidencia empírica de que los agujeros negros súper masivos existen realmente. Las órbitas estelares en el centro galáctico muestran que la principal concentración de masa de cuatro millones de masas solares debe ser un agujero negro, más allá de cualquier duda razonable", dice Genzel. Las observaciones también permiten a los astrónomos determinar con precisión nuestra distancia hasta el centro de la galaxia con gran precisión, que ahora mide 27.000 años-luz.

Para construir esta fotografía sin paralelo del corazón de la Vía Láctea y calcular las órbitas de las estrellas individuales, el equipo tuvo que estudiar las estrellas durante años. Estos recientes resultados por lo tanto representan 16 años de trabajo dedicado, que empezaron con las observaciones realizadas en 1992 con la cámara SHARP fija al Telescopio de Nueva Tecnología de 3,5 metros de la ESO y ubicado en el observatorio La Silla, en Chile. Se realizaron más observaciones desde 2002 usando dos instrumentos montados sobre el telescopio de 8,2 m, el Very Large Telescope (VLT) de ESO. Un total aproximado de 50 noches de tiempo de observación con los telescopios de ESO, durante los 16 años, ha sido usadas para completar este increíble conjunto de observaciones.

El nuevo trabajo mejoró la exactitud con que los astrónomos pueden medir las posiciones de las estrellas por un factor de seis comparado con estudios previos. La precisión final es de 300 micro-arcosegundos, equivalente a ver una moneda de 1 euro desde una distancia de unos 10.000 km.

Por primera vez, la cantidad de órbitas estelares conocidas es ahora lo bastante grande para buscar las propiedades comunes entre ellas. "Las estrellas en la región interior están en órbitas aleatorias, como un enjambre de abejas", dice Gillessen. "Sin embargo, 6 de las 28 estrellas giran alrededor del agujero negro en un disco. A este respecto, el nuevo estudio también confirma explícitamente un trabajo anterior en el que el disco había sido encontrado, pero sólo en un sentido estadístico. Movimiento ordenado fuera de la zona central de un mes-luz de diámetro, órbitas orientadas al azar dentro de ella; así es como puedo describir mejor la dinámica de las jóvenes estrellas en el centro galáctico".

Una estrella en particular, conocida como S2, gira tan rápido alrededor del centro de la Vía Láctea que completó una revolución dentro del período 16 años del estudio. La observación de una órbita completa de S2 ha sido una crucial contribución para la alta exactitud lograda y para comprender esta región. Sin embargo todavía queda el misterio respecto a cómo llegaron esas estrellas jóvenes a estar en las órbitas donde son vistas hoy. Son demasiado jóvenes para haber inmigrado desde lejos, pero parece aun más improbable que se hayan formado en sus órbitas actuales, donde actúa la fuerza de las mareas del agujero negro. Con excitación ya se planifican futuras observaciones para evaluar algunos modelos teóricos que tratan de resolver este enigma.

"ESO todavía tiene mucho para esperar", dice Genzel. "Para futuros estudios en la vecindad inmediata del agujero negro, necesitamos la más alta resolución angular posible". De acuerdo con Frank Eisenhauer, investigador principal del instrumento de la próxima generación, GRAVITY, la ESO pronto podrá obtener la resolución tan necesaria. "El siguiente avance importante será combinar la luz de los cuatro telescopios de 8,2 metros de la unidad VLT, una técnica conocida como interferometría. Esto mejorará la exactitud de las observaciones por un factor de 10 a 100 sobre lo que actualmente es posible. Esta combinación tiene el potencial de probar directamente la relatividad general de Einstein en la región actualmente inexplorada, cerca de un agujero negro".

Fuente: ESO. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard