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Un equipo internacional de astrónomos descubrió S301, la estrella más rápida conocida de la Vía Láctea, que alcanza unos 25.000 kilómetros por segundo mientras orbita Sagitario A*, el agujero negro supermasivo situado en el centro de nuestra galaxia. A esa velocidad, equivalente a más del 8% de la velocidad de la luz, podría recorrer la distancia entre la Tierra y la Luna en unos 15 segundos. Su órbita también la lleva más cerca de Sagitario A* que cualquier otra estrella observada hasta ahora, una característica que podría convertirla en una nueva herramienta para estudiar directamente cómo gira el agujero negro y cómo modifica el espacio-tiempo que lo rodea.
El descubrimiento se realizó con GRAVITY, instrumento instalado en el Very Large Telescope Interferometer (VLTI) del Observatorio Europeo Austral (ESO), en el desierto de Atacama, Chile, y se presentó en la revista Nature. Sagitario A* posee una masa de aproximadamente 4,3 millones de veces la del Sol, y desde hace décadas los astrónomos siguen el movimiento de las estrellas que giran a su alrededor para estudiar su campo gravitatorio. El caso más conocido hasta ahora era S2, que completa una órbita cada 16 años y permitió detectar efectos previstos por la relatividad general. S301 lleva este tipo de observaciones a un régimen mucho más extremo.
S301 completa una vuelta alrededor de Sagitario A* en apenas 8,7 años, el período orbital confirmado más corto entre las estrellas conocidas alrededor del agujero negro. Su trayectoria es extremadamente alargada, con una excentricidad cercana a 0,98, lo que significa que durante gran parte de su recorrido permanece relativamente alejada del centro y después se precipita hacia Sagitario A* antes de volver a alejarse.
En ese máximo acercamiento pasa a unos 1.780 millones de kilómetros del agujero negro, alrededor de 12 veces la distancia entre la Tierra y el Sol y apenas un 20% más que la distancia media entre Saturno y nuestra estrella. Es allí donde alcanza aproximadamente 25.000 a 25.600 km/s, entre el 8,3% y el 8,5% de la velocidad de la luz. Su distancia mínima al agujero negro es unas diez veces menor que la de S2.
Estas características hacen que su interés vaya mucho más allá del récord de velocidad. Según la relatividad general, una masa curva el espacio-tiempo y modifica el movimiento de los objetos que pasan cerca de ella. Si además esa masa está girando, como se espera que ocurra con Sagitario A*, también arrastra parcialmente el espacio-tiempo a su alrededor, un fenómeno conocido como efecto Lense-Thirring o «arrastre de marco».
La órbita de una estrella suficientemente próxima debería cambiar ligeramente debido a ese efecto. En S301, la precesión relativista asociada principalmente al campo gravitatorio del agujero negro alcanza alrededor de 1,9 a 2 grados por cada órbita, mientras que una contribución adicional mucho más pequeña dependerá directamente del giro de Sagitario A*. Detectar con precisión esa diferencia permitiría estimar tanto la velocidad de rotación del agujero negro como la orientación de su eje.
El rol del Very Large Telescope en este hallazgo
Encontrar una estrella tan tenue y tan próxima al centro galáctico requirió aprovechar la interferometría del VLTI. En términos simples, el instrumento GRAVITY combina la luz recibida por los cuatro telescopios de 8,2 metros que conforman al VLT para trabajar como un único sistema con una resolución angular muy superior a la de cada telescopio por separado.
El equipo identificó por primera vez a S301 en observaciones realizadas durante 2023 y posteriormente logró rastrear su posición en datos anteriores hasta 2017. Los cálculos indican que había pasado por su punto de máxima aproximación a Sagitario A* a comienzos de 2023. La estrella es además extremadamente débil observada desde la Tierra: en el cielo aparece unos 2.000 millones de veces menos brillante que Betelgeuse.
Los investigadores estiman que se trata de una estrella con una masa inferior a aproximadamente 1,5 veces la del Sol y de secuencia principal. Esto significa que se trata de una estrella que está en la etapa más estable y prolongada de su vida, durante la cual obtiene energía principalmente mediante la fusión de hidrógeno en helio en su núcleo. Además, consideran que puede ser de tipo F, una clasificación basada principalmente en su temperatura superficial y en las características de la luz que emite. En particular, las estrellas tipo F son algo más calientes, más luminosas y generalmente más masivas que el Sol.
Su órbita también ofrece pistas sobre cómo terminó en una región donde las condiciones hacen muy difícil que las estrellas nazcan directamente. Una de las explicaciones más probables es el llamado mecanismo de Hills: S301 habría formado originalmente parte de un sistema binario de estrellas que se acercó demasiado a Sagitario A*. Las enormes fuerzas gravitatorias del agujero negro separaron ambas estrellas; una quedó atrapada en esta órbita extremadamente excéntrica y la otra habría sido expulsada a enorme velocidad, posiblemente incluso fuera de la Vía Láctea. La elevada excentricidad observada en S301 es compatible con ese escenario.
Las próximas observaciones serán decisivas
S301 volverá a pasar por su punto de máxima aproximación al agujero negro en 2031, y los astrónomos esperan continuar siguiendo su trayectoria con GRAVITY+ y, posteriormente, con MICADO, uno de los instrumentos previstos para el Extremely Large Telescope (ELT) que ESO construye en Chile. Si consiguen medir aproximadamente dos órbitas completas con suficiente precisión, los investigadores estiman que durante la próxima década podrían obtener una medición directa del giro de Sagitario A* a partir del movimiento de una estrella.
Hasta ahora, las órbitas estelares permitieron comprobar diferentes efectos relativistas alrededor del agujero negro central de la Vía Láctea. S301 permitiría avanzar hacia uno de los efectos más difíciles de observar: cómo la propia rotación del agujero negro deforma y arrastra el espacio-tiempo de su entorno.
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