Una estrella que viaja a unos 25.000 kilómetros por segundo alrededor de Sagitario A, el agujero negro supermasivo situado en el centro de nuestra galaxia, acaba de convertirse en una de las herramientas más extraordinarias para estudiar uno de los grandes misterios de la astronomía: la rotación de un agujero negro.* El objeto, denominado S301, alcanza aproximadamente el 8% de la velocidad de la luz y completa su órbita alrededor de Sagitario A* en unos 8,7 años. Su trayectoria es tan cercana al agujero negro que los astrónomos esperan detectar en ella los efectos de la deformación del espacio-tiempo producida por el giro del propio agujero negro.

La importancia de S301 no está solamente en que sea extremadamente rápida. Lo extraordinario es que su órbita la lleva a una distancia aproximada de 12 unidades astronómicas de Sagitario A*, una escala comparable con la región donde se encuentran los planetas exteriores del Sistema Solar. En su aproximación máxima, la estrella se mueve a una velocidad que supera los 90 millones de kilómetros por hora. Para los astrónomos, esa combinación de velocidad, proximidad y período orbital convierte a S301 en una especie de laboratorio natural para estudiar la gravedad en condiciones extremas.

Sagitario A tiene una masa equivalente a unos cuatro millones de soles*, pero permanece prácticamente invisible para los telescopios convencionales porque un agujero negro no emite luz que podamos observar directamente. Lo que los científicos pueden estudiar son los efectos que produce sobre su entorno: estrellas que orbitan alrededor de él, gas extremadamente caliente y radiación generada por la materia que cae hacia sus proximidades. En el caso de S301, la estrella funciona como una especie de sonda gravitacional natural que permite observar cómo se comporta el espacio-tiempo alrededor del objeto.

El fenómeno que interesa especialmente a los investigadores se conoce como arrastre de referencia, o frame dragging. Según la relatividad general, un objeto extremadamente masivo que gira puede arrastrar consigo el espacio-tiempo que lo rodea. En el caso de un agujero negro en rotación, este efecto puede modificar ligeramente la trayectoria de los objetos que pasan cerca. En la órbita de S301, esas alteraciones deberían ser diminutas, pero podrían acumularse con el paso de los años hasta hacerse detectables.

Es como si el agujero negro no solamente curvara el espacio, sino que también lo hiciera girar a su alrededor. La analogía no debe tomarse literalmente como si el espacio fuera una tela material, pero sirve para comprender la idea: la rotación de Sagitario A* modifica la geometría del espacio-tiempo cercano y esa modificación puede dejar una pequeña huella en la trayectoria de una estrella.

Aquí aparece una de las grandes curiosidades del descubrimiento. Los científicos ya habían observado que las órbitas de las estrellas alrededor de Sagitario A presentan una precesión*, es decir, la orientación de la órbita cambia con el tiempo. Pero ese efecto, conocido como precesión de Schwarzschild, puede producirse incluso si el agujero negro no estuviera girando. Para determinar la rotación hace falta identificar otro efecto diferente: el Lense-Thirring, producido específicamente por el arrastre del espacio-tiempo asociado con el giro.

La diferencia entre ambos efectos es extremadamente pequeña, y ahí reside el desafío. Los investigadores deberán seguir observando a S301 durante años para separar la señal producida por la rotación de Sagitario A* de otros efectos gravitacionales que también modifican su órbita. Según el Observatorio Europeo Austral, las observaciones continuas podrían permitir detectar esas diferencias mediante instrumentos de enorme precisión.

La estrella fue identificada utilizando GRAVITY, un instrumento instalado en el Very Large Telescope Interferometer —VLTI— del Observatorio Europeo Austral en Chile. El sistema combina la luz de cuatro telescopios de 8,2 metros para obtener una resolución extraordinariamente elevada. Esa capacidad permite determinar con gran precisión la posición y el movimiento de estrellas que se encuentran cerca del centro de la Vía Láctea.

La investigación no comenzó ayer. Los astrónomos reconstruyeron la trayectoria de S301 a partir de observaciones que se remontan hasta 2017 y la identificaron por primera vez como un objeto particularmente interesante en 2023. El análisis de su movimiento permitió establecer su órbita y determinar que había pasado por su punto de máxima aproximación a Sagitario A* a comienzos de 2017.

Pero ¿cómo llegó una estrella a semejante órbita? Una de las hipótesis es que S301 alguna vez formó parte de un sistema binario, es decir, dos estrellas que orbitaban juntas. Cuando ese sistema se acercó demasiado al agujero negro, la enorme gravedad de Sagitario A* pudo separar violentamente a las dos estrellas. Una habría sido expulsada a una trayectoria mucho más distante, mientras que la otra quedó capturada por el agujero negro. Esa segunda estrella sería S301.

Este mecanismo resulta particularmente interesante porque los agujeros negros pueden modificar radicalmente el destino de las estrellas que pasan demasiado cerca de ellos. La gravedad no funciona simplemente como una fuerza que “atrae” objetos hacia un punto; en las condiciones extremas que rodean a un agujero negro, la geometría del espacio-tiempo determina las trayectorias posibles. En el caso de S301, la estrella consiguió permanecer en órbita en lugar de caer directamente hacia Sagitario A*.

Y aquí aparece una pregunta que la astronomía todavía no ha respondido completamente: ¿cuánto gira realmente Sagitario A?* Los investigadores conocen con bastante precisión su masa, pero medir directamente su momento angular es mucho más complicado. Una medición de la rotación permitiría conocer mejor cómo se formó y evolucionó el agujero negro y cómo interactúa con las estrellas y el material que lo rodea.

La cuestión también tiene una importancia fundamental para la física. Los agujeros negros giratorios son descritos matemáticamente mediante la solución de Kerr, formulada por el matemático Roy Kerr en 1963. Esa solución muestra que un agujero negro puede caracterizarse, entre otros parámetros, por su masa y su momento angular. Las observaciones de S301 podrían ofrecer una oportunidad extraordinaria para confrontar esas predicciones con un sistema real.

Si los astrónomos consiguen medir el efecto del arrastre del espacio-tiempo, podrían realizar una prueba extremadamente precisa de la relatividad general de Einstein en uno de los ambientes gravitacionales más extremos conocidos. No significaría que Einstein estuviera siendo “demostrado” por primera vez, porque la teoría ya ha superado numerosas pruebas, pero permitiría someterla a una nueva condición experimental.

La próxima gran oportunidad llegará durante los próximos años. Los investigadores esperan continuar siguiendo la trayectoria de S301 y aprovechar futuras aproximaciones para acumular mediciones. La precisión será fundamental: una diferencia que inicialmente puede parecer insignificante puede convertirse en una señal estadísticamente detectable después de varias observaciones. El ESO señala que tanto el VLTI como el futuro Extremely Large Telescope —ELT— podrían contribuir a ese seguimiento.

El futuro ELT resulta especialmente importante porque permitirá observar el centro galáctico con una capacidad todavía mayor. La combinación de telescopios cada vez más precisos y décadas de observación puede convertir el movimiento de una sola estrella en una herramienta para medir una propiedad de un objeto que no podemos observar directamente.

Y eso lleva a una de las cuestiones más fascinantes de este descubrimiento: los astrónomos no necesitan ver girar el agujero negro para saber si gira. Pueden intentar descubrirlo observando cómo afecta su entorno. Es una situación parecida a detectar la presencia de un objeto invisible por las alteraciones que produce en otros cuerpos que sí podemos observar.

S301 se convierte así en una especie de mensajera cósmica. Su luz llega hasta nuestros telescopios después de recorrer una enorme distancia, pero además contiene información sobre el camino que está siguiendo alrededor del centro galáctico. Si su órbita comienza a desviarse de la trayectoria prevista para un agujero negro sin rotación, los investigadores podrían utilizar esa diferencia para calcular el giro de Sagitario A*.

Existe, sin embargo, un elemento que obliga a mantener la prudencia. Todavía no se ha medido la rotación de Sagitario A utilizando este método.* Lo que existe es una oportunidad científica excepcional y una predicción que los investigadores intentarán comprobar mediante observaciones futuras. Presentar el descubrimiento como si ya se hubiera determinado cuánto gira el agujero negro sería adelantarse a los resultados.

Además, S301 no solamente ayudará a estudiar el agujero negro. Su comportamiento también puede aportar información sobre la propia estructura del espacio-tiempo, una región donde las leyes de la física alcanzan condiciones difíciles de reproducir en cualquier laboratorio terrestre.

El centro de la Vía Láctea es uno de los ambientes más extremos que podemos estudiar sin abandonar nuestra propia galaxia. Allí se encuentra Sagitario A*, rodeado por estrellas que se desplazan a velocidades extraordinarias. Cada una de esas estrellas puede convertirse en un instrumento natural para poner a prueba las teorías que describen el Universo.

La paradoja es extraordinaria: una estrella que simplemente sigue su órbita puede terminar revelando cómo gira un objeto que no podemos ver. No porque la estrella conozca qué hay a su alrededor, sino porque su movimiento está condicionado por la geometría del espacio-tiempo.

Si las futuras observaciones consiguen detectar el efecto previsto, los astrónomos podrán calcular el giro de Sagitario A* con una precisión sin precedentes. Si no encuentran la señal esperada, también será un resultado importante, porque obligará a revisar modelos, mediciones y posibles fuentes de error.

Por ahora, S301 tiene una misión mucho más sencilla y mucho más extraordinaria: seguir girando alrededor del agujero negro mientras los telescopios terrestres esperan pacientemente cada nueva pista.

En algún momento de los próximos años, una pequeña desviación en la órbita de una estrella podría convertirse en la primera medición directa de la rotación del monstruo gravitacional que vive en el centro de nuestra galaxia.