Nada puede contra la relatividad de Einstein (por ahora)

Vista de la Vía Láctea, donde se encuentra la estrella S2, la que ha seguido el experimento. / Fotolia
Vista de la Vía Láctea, donde se encuentra la estrella S2, la que ha seguido el experimento. / Fotolia

El seguimiento de una estrella durante 26 años confirma la validez de la famosa teoría en el ambiente más extremo de la galaxia

JUDITH DE JORGE

Cuando Albert Einstein publicó su famosa teoría de la relatividad general en 1915, mostró que el tiempo y el espacio, que siempre se habían considerado entidades diferenciadas, formaban en realidad una entidad única. Una especie de tejido en el que se desarrollan todos los eventos físicos del universo y que además es maleable, ya que se curva en presencia de la materia. Es lo que hace, por ejemplo, que los planetas giren alrededor del Sol. Sin embargo, los científicos no estaban muy seguros de que esta teoría funcionara igual de bien en los ambientes más extremos de las galaxias, como los entornos de los agujeros negros supermasivos, donde la gravedad es irresistible. Ahora lo han comprobado y el genial físico sigue teniendo razón. Aunque quizás, dicen, no por mucho tiempo.

El equipo de astrónomos, entre ellos varios del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), han confirmado que los postulados de Einstein funcionan correctamente en los alrededores de Sagitario A*, el gigantesco agujero negro (su masa equivale a la de cuatro millones de soles) en el centro de la Vía Láctea, a unos 26.000 años luz de la Tierra.

Sagitario A* está rodeado de un pequeño grupo de estrellas que giran a su alrededor atraídas como polillas a la luz. Para realizar este trabajo, cuyos resultados aparecen publicados en la revista 'Science', los investigadores se fijaron en una de ellas, llamada S2, que dibuja una elipse muy pronunciada en torno al agujero negro. Entre los motivos para elegirla es que esta estrella tiene una órbita de tan solo 11 años y medio, mientras que las de la mayoría en el grupo son más largas que la vida humana.

Los agujeros negros tienen una densidad tan alta que nada puede escapar de su fuerza gravitacional, ni siquiera la luz. Una vez que algo cruza el horizonte de sucesos, no puede escapar. Sin embargo, la estrella elegida por los astrónomos se pasea lo bastante lejos como para poder seguir su camino.

En el punto de máximo acercamiento, S2 se sitúa a tan solo unas tres veces la distancia que existe entre el Sol y Plutón. A esa distancia, y debido a la enorme fuerza de gravedad de Sagitario A*, la relatividad predice que los fotones (partículas de luz) deberían sufrir una pérdida de energía, lo que se conoce como desplazamiento al rojo gravitatorio. Eso es, precisamente, lo que ha medido el equipo científico, confirmando un resultado publicado en 2018.

Comprobación independiente

«Este tipo de experimentos está sujeto a un gran número de posibles errores y, desafortunadamente, el equipo que difundió el resultado anterior no publicó todos los datos, algo que debería ser estándar hoy día», señala Rainer Schödel, investigador del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía y uno de los autores del estudio. «Con este trabajo aportamos una comprobación independiente de un experimento extremadamente difícil, muy necesario en este caso, y todos los datos y los análisis estadísticos», añade.

Los datos clave en la investigación fueron los tomados con el telescopio Keck de Hawái durante los meses del máximo acercamiento entre la estrella y el agujero negro (abril, mayo y septiembre de 2018). Estos datos se combinaron con las mediciones realizadas en los últimos 24 años, lo que permitió obtener la órbita completa de la estrella en tres dimensiones y, a su vez, comprobar la validez de la relatividad general.

Más allá de Einstein

El equipo pudo ver la mezcla de espacio y tiempo cerca del agujero negro supermasivo. «En la versión de Newton de la gravedad, el espacio y el tiempo están separados, no se mezclan; en la Einstein, se mezclan completamente cerca de un agujero negro», señala Andrea Ghez, investigadora de la Universidad de California en Los Angeles (UCLA). «Einstein tiene razón, al menos por ahora», afirma abriendo la puerta a otras realidades. «Nuestras observaciones son consistentes con la teoría de la relatividad. Sin embargo hay una vulnerabilidad: la relatividad no puede explicar completamente la gravedad dentro de un agujero negro, y en algún momento tendremos que ir más allá de Einstein, a una teoría de la gravedad más completa que explique estos entornos extremos», sugiere.

A los fotones de S2 les lleva 26.000 años alcanzar la Tierra, así que los científicos han visto algo que ocurrió hace realmente mucho tiempo. «Este resultado es un ejemplo claro del enorme potencial de centro galáctico como laboratorio, no solo para estudiar los núcleos galácticos y su papel en la evolución de las galaxias, sino también para resolver cuestiones de física fundamental», concluye Schödel.