Sagitario A*

De las órbitas estelares a la sombra de un agujero negro

Sagitario A* es el agujero negro supermasivo situado en el corazón de la Vía Láctea. Para identificar un objeto que no puede verse directamente, los astrónomos aprendieron a leer las órbitas de las estrellas cercanas, las ondas de radio emitidas por el gas caliente y la luz desviada por una gravedad extrema. Su historia no se reduce a una «fotografía de un agujero negro»: es el proceso por el cual observaciones distintas convergieron en una misma conclusión.

• Distancia
  Unos 26.700 años luz de la Tierra
• Masa
  Unas 4,15 millones de veces la masa del Sol
• Periodo orbital de S2
  Unos 16 años
• Diámetro del anillo del EHT
  51,8 ± 2,3 microsegundos de arco

¿Por qué permanecía oculto el centro galáctico?

Mirar unos 26.700 años luz en dirección a Sagitario conduce al centro de nuestra galaxia. Sin embargo, en esa línea de visión hay densas nubes de polvo interestelar que bloquean la luz visible. Por ello, los astrónomos observaron la región en infrarrojo y radio, longitudes de onda que atraviesan el polvo con mayor facilidad. En 1974 descubrieron en el centro galáctico una fuente de radio extremadamente compacta e intensa, que más tarde recibió el nombre de Sagitario A*, abreviado Sgr A*.

El brillo de una fuente de radio no bastaba por sí solo para identificarla como un agujero negro. Las pistas decisivas llegaron de las estrellas que la rodean. Si varias estrellas orbitan rápidamente alrededor de un punto invisible, el tamaño y la velocidad de sus órbitas permiten calcular la masa concentrada en el centro.

S2 trazó la masa invisible

S2, la estrella más representativa, completa una órbita alrededor de Sgr A* aproximadamente cada 16 años. En su máxima aproximación pasa a unas 120 AU —unas 120 veces la distancia entre la Tierra y el Sol— y alcanza cerca de 7.700 km/s, casi el 3% de la velocidad de la luz. Décadas de seguimiento preciso de S2 y otras estrellas mostraron que unas cuatro millones de masas solares están confinadas en una región diminuta dentro de la órbita de S2.

Durante la máxima aproximación de S2 en 2018 se midió el corrimiento al rojo gravitacional. Después se confirmó la precesión de Schwarzschild: el punto más cercano de la órbita avanza ligeramente en cada vuelta. En lugar de la elipse cerrada de la mecánica newtoniana, aparece la órbita en roseta predicha por la relatividad general. Esta larga campaña ayudó a establecer la presencia del objeto supermasivo y compacto del centro galáctico; Reinhard Genzel y Andrea Ghez compartieron el Premio Nobel de Física de 2020 por trabajos relacionados.

Sgr A* no se confirmó con una sola imagen. Primero, las órbitas estelares midieron su masa; después, los efectos relativistas pusieron a prueba su campo gravitatorio; por último, el EHT resolvió estructuras a la escala del horizonte de sucesos.

¿Qué captó la imagen del EHT?

El Telescopio del Horizonte de Sucesos no es un único telescopio. En abril de 2017, radiotelescopios de ocho observatorios de todo el mundo observaron el mismo objetivo a una longitud de onda de 1,3 mm. La interferometría de muy larga base los combinó en un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. El enorme conjunto de datos, sincronizado con relojes atómicos, produjo el resultado publicado en 2022.

El anillo naranja no es la superficie del agujero negro ni el propio horizonte de sucesos. Las ondas de radio emitidas por el plasma caliente que lo rodea se curvan por la intensa gravedad y llegan por múltiples trayectorias, formando un anillo brillante. La zona oscura central es la sombra del agujero negro, que parece mayor que el horizonte de sucesos y resulta de la captura de luz y de su escasez en torno a esa región. El diámetro medido del anillo grueso, 51,8 ± 2,3 microsegundos de arco, coincidió con la predicción de la relatividad general para un agujero negro de Kerr de unas cuatro millones de masas solares.

¿Por qué fue más difícil que M87* pese a estar más cerca?

Sgr A* está mucho más cerca que el agujero negro de la galaxia M87, pero fue más difícil obtener su imagen. El gas que rodea a ambos se mueve casi a la velocidad de la luz; como Sgr A* tiene mucha menos masa y tamaño, el gas tarda apenas unos minutos en dar una vuelta al anillo. Mientras los telescopios terrestres recogían datos durante horas, el brillo y la estructura del objetivo seguían cambiando.

Por eso, el resultado publicado no es una fotografía corriente de un instante inmóvil. Los investigadores generaron numerosas reconstrucciones con modelos de distinta variabilidad temporal y reunieron en imágenes representativas el anillo y la disminución del brillo central que persistían entre algoritmos independientes. Los datos y procedimientos de análisis del EHT también se publicaron para permitir reanálisis independientes.

Silencioso, pero no inactivo

Comparado con los núcleos galácticos activos de otras galaxias, Sgr A* es muy tenue y tranquilo. No es una aspiradora cósmica que trague indiscriminadamente todo lo que lo rodea: solo acreta una pequeña cantidad del gas que se acerca lo suficiente. Las estrellas a una distancia segura mantienen órbitas estables, igual que alrededor de cualquier objeto de la misma masa. El plasma que avanza hacia el interior, en cambio, se calienta, varía rápidamente y en ocasiones produce fulguraciones infrarrojas y de rayos X.

En 2024, la imagen polarizada del EHT reveló campos magnéticos intensos, retorcidos y relativamente ordenados cerca de la sombra. Su parecido con los campos que rodean al mucho mayor M87* sugiere que la física con la que los agujeros negros supermasivos acretan materia y generan flujos salientes puede ser similar a escalas muy distintas. Sin embargo, todavía no se ha confirmado un chorro de Sgr A*: sigue siendo una hipótesis que debe comprobarse mediante observaciones.

Cómo leer las pruebas observacionales

Los valores son aproximados e incluyen incertidumbres observacionales dependientes del modelo. En particular, «sombra», «horizonte de sucesos» y «anillo brillante» no designan la misma frontera.

Fuentes

• Event Horizon Telescope Collaboration — First Sagittarius A* EHT Results I
• Event Horizon Telescope — First image of the Milky Way black hole
• ESO — S2 Schwarzschild precession around Sagittarius A*
• NASA — What is the center of our galaxy like?
• Event Horizon Telescope — Polarized view of Sagittarius A*