La estrella S62 bate dos récords: la más rápida y la más cercana a Sagitario A*

Por Francisco R. Villatoro, el 10 febrero, 2020. Categoría(s): Astronomía • Ciencia • Noticias • Science ✎ 17

Muchas estrellas rodean al agujero negro supermasivo Sgr A* de nuestra galaxia. Se acaban de publicar los parámetros orbitales de la estrella S62, que ha logrado dos récords. Por un lado, es la estrella (conocida) más rápida que orbita Sgr A*, con un periodo orbital de 9.9 años; el anterior récord era de S0-102, con un periodo orbital de 12.8 años. Y, por otro lado, es la estrella (conocida) con periapsis más cercana a Sgr A*, a tan solo 16 UA (unidades astronómicas), es decir, unas 215 veces el radio de Schwarzschild de Sgr A*; el anterior récord lo tenía S2 (o S0-2), con periapsis a 120 UA (unos 1440 radios de Schwarzschild).

Gracias a la órbita de S62 se estima la masa de Sgr A* en 4.15 ± 0.6 millones de masas solares (valor compatible con la mejor estimación hasta ahora, 4.148 ± 0.014 millones de masas solares, obtenida por el instrumento GRAVITY montado en VLTI, Paranal, Chile). Se estima que S62 es una estrella de unas dos masas solares, cuando S2 tiene entre 10 y 15 masas solares, y hay mucha incertidumbre sobre la de S0-102. La órbita de S62 se ha seguido con los instrumentos SINFONI y NACO en el infrarrojo cercano instalados en el VLT (Very Large Telescope). Se ha aplicado el algoritmo de Lucy–Richardson para la mejora del enfoque en imágenes borrosas. NACO ha observado la estrella entre 2002 y 2018, mientras que SINFONI la ha observado entre 2008 y 2012. Se ha confirmado que la órbita es correcta con una observación en 2019 usando el telescopio Keck.

El artículo es Florian Peiβker, Andreas Eckart, Marzieh Parsa, “S62 on a 9.9-year orbit around SgrA*,” The Astrophysical Journal 889; 61 (24 Jan 2020), doi: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab5afdarXiv:2002.02341 [astro-ph.GA] (31 Jan 2020). En este blog también puedes leer “Nueva medida del desplazamiento al rojo gravitacional en la estrella S2 de Sagitario A*”, LCMF, 26 jul 2019; entre otras.

El instrumento para infrarrojo cercano NACO (NAOS+CONICA) y el espectrógrafo de campo integral para infrarrojo cercano (SINFONI), ambos montados en VLT, han obtenido imágenes que han permitido reconstruir la órbita de S62, como muestra esta figura. La excentricidad estimada es de 0.976 ± 0.002 y el periodo orbital de 9.9 ± 0.02 años. La distancia mínima a Sgr A* (radio de periapsis) es a(1 − e) ≈ 16 UA ≈ 215 RSch, que en el cielo corresponde a ∼ 2 mas (milisegundos de arco). Se asume que la masa de S62 es de unas 2.2 masas solares. Siendo su magnitud aparente de 16.1 mag. Los interesados en una discusión detallada de estas estimaciones pueden consultar el artículo científico (arXiv:2002.02341).



17 Comentarios

  1. Francis, me llamó la atención esta nota en Investigación y Ciencia:
    https://www.investigacionyciencia.es/noticias/una-enana-blanca-que-al-rotar-arrastra-el-espaciotiempo-una-nueva-confirmacin-de-la-relatividad-general-18304

    ¿El espacio-tiempo es algo que puede ser arrastrado?

    He leído mas de un artículo de científicos negando esta interpretación, aduciendo que es la métrica la que se curva, y creo que ven al espacio-tiempo como un fenómeno emergente de la interacción de los campos cuánticos. Quizás estoy equivocado porque soy un lego.

    Pero estoy seguro de que niegan la existencia de un espacio-tiempo como algo concreto que tiene existencia propia, independiente, al estilo del viejo éter.

    ¿Puedo pedirte una opinión propia, personal, sobre la ontología polémica del espacio-tiempo?
    —Me disculpo por este comentario fuera del tema—

    1. Hola, mientras esperamos (me incluyo) la respuesta de Francis…

      1) El espacio-tiempo es “algo” que puede ser “arrastrado” (frame-dragging)…
      en.wikipedia.org/wiki/Lense%E2%80%93Thirring_precession

      2) El espacio-tiempo “emerge” de conceptos más fundamentales…
      youtube.com/watch?v=YycAzdtUIko&list=PLsPUh22kYmNAmjsHke4pd8S9z6m_hVRur

    2. Carlos:

      Esta pregunta puede responderse sin incluir filosofía. El espaciotiempo puede ser “arrastrado”; un agujero negro que rota ( de tipo Kerr) tiene una región fuera del horizonte conocida como ergosfera, un lugar geométrico que tiene la propiedad de que ninguna partícula dentro de este puede ser percibida en reposo por un observador estacionario (respecto al infinito). Es por esto que se suele decir que el espaciotiempo de la ergosfera “está siempre en movimiento”.

      Más información: Página 17 de https://www.ugr.es/~bjanssen/text/TFG-JGuerrero.pdf y Página 29 de https://arxiv.org/abs/0706.0622
      Un video divulgativo sobre agujeros negros rotando (con simulaciones de la ergosfera) https://www.youtube.com/watch?v=fu3645D4ZlI

      Saludos.

    3. Carlos, los satélites LAGEOS y LAGEOS-2 (2004) y Gravity Probe B (2011) observaron el efecto de Lense–Thirring en el débil campo gravitacional de la Tierra, lo que no quita mérito a su observación (2020) en el púlsar binario PSR J1141–6545, en el que una enana blanca acompaña a la estrella de neutrones.

      ¿Se puede interpretar el efecto de Lense-Thirring como un arrastre del espaciotiempo? En rigor, el efecto relativista descubierto por Josef Lense y Hans Thirring en 1918 se aplica a una partícula de prueba (el satélite en el caso de la Tierra o la enana blanca en el caso del púlsar binario); es decir, se trata de un arrastre de un sistema de referencia que sigue una geodésica. En relatividad general todo efecto sobre un sistema de referencia se puede interpretar como un efecto sobre el propio espaciotiempo, con lo que se podría decir que la partícula de prueba se mueve en un espaciotiempo que es arrastrado, pero sin partícula de prueba no hay arrastre del espaciotiempo que sea observable.

  2. Una pregunta: ¿las órbitas de esas 4 estrellas, que orbitan Sgr A, que se ven en el ultimo gráfico son coplanarias? Si no lo son ¿como hay que interpretar esa gráfica?: ¿es un “abatimiento” de las órbitas sobre un mismo plano “virtual” para comparar sus áreas y excentricidades? o ¿Es una proyección sobre un plano perpendicular a la dirección Tierra-Sgr A?

  3. Qué interesante. Es increíble la resolución que se consigue para observar el centro de la galaxia.

    ¿Son estas órbitas estables en escalas astronómicas?

    1. Amago, en rigor, a día de hoy, es imposible responder a esa pregunta. Sabemos que hay una población numerosa de objetos compactos orbitando a Sgr A* que no hemos podido observar (enanas blancas, estrellas de neutrones, agujeros negros de masa estelar, etc.); sin tener en cuenta sus órbitas es imposible estudiar con rigor la estabilidad de las estrellas conocidas en el entorno de Sgr A*. Por supuesto, podemos ignorar la existencia de dichos objetos compactos y realizar simulaciones orbitales. Por ejemplo, en este artículo (https://doi.org/10.1088/0004-637X/693/1/L35) se simulan las estrellas conocidas durante los próximos 5 millones de años; se espera que una fracción del 13% de estas estrellas sea expulsada del entorno de Sgr A* durante ese periodo. Aún así, yo no confiaría mucho en este porcentaje.

  4. De la materia que se acerca mucho a un agujero negro supermasivo ¿Se sabe si es despedida más cantidad que la que es absorbida?

    ¿Se ha detectado la absorción de alguna estrella por parte de SgrA*?

    1. Fisivi, en el caso Sgr A* solo se ha observado una señal en rayos X por Chandra (https://www.space.com/28193-monster-black-hole-largest-flare-ever.html), hasta donde me consta no se ha observado ni la “absorción” de una estrella ni la de una nube de gas interestelar. Se ha observado para otros agujeros negros supermasivos (https://www.sciencenews.org/article/supermassive-black-hole-shredded-star-caught-act). Las estrellas al caer en el agujero negro supermasivo se “disgregan” en una nube alargada de materia que se acerca en espiral y se acumula en el disco de acreción; así la parte de materia “despedida” suele ser pequeña comparada con la “absorbida” a largo plazo; puedes buscar simulaciones por ordenador en Google Scholar para los detalles.

    2. @fisivi: ¿Se ha detectado la absorción de alguna estrella por parte de SgrA*?

      “… El 13 de Mayo de 2019 el Observatorio Keck de Hawaii observó un inusual aumento de brillo en Sagitario A* cuya causa aún se desconoce … El brillo observado en SgrA* es causado por la radiación que emite el gas y polvo circundante cayendo dentro del agujero negro … Son varias las causas posibles para este inesperado aumento en el brillo y variabilidad de SgrA*. Una de las más plausibles es que pueda tratarse de material procedente de S2 – una de las estrellas que orbitan alrededor del objeto compacto – expulsado durante su máxima aproximación en el verano de 2018 y que varios meses después alcanzó las inmediaciones del agujero negro …”
      Leído en

      https://forum.lawebdefisica.com/forum/el-aula/miscelánea/astronomía-y-astrofísica/40036-¿¿-está-a-punto-de-publicarse-la-primera-histórica-imagen-del-horizonte-de-sucesos-de-un-agujero-negro?p=343108#post343108

      Saludos.

  5. En la página 9 del paper https://arxiv.org/pdf/2002.02341.pdf dicen usar la expresión (6)

    Delta fi = ( 6 pi G M ) / [ c^2 a (1-e^2) ] radianes/revolución

    para calcular el desplazamiento del periápside de la estrella S62, dicen a continuación: “… Using the values from the orbital elements for S62, we find a periapse advance of 9.9º …”

    Yo hago los cálculos con:

    G = 6.6741E-11 unidades SI
    M = 8.3E+36 kg (masa de SgrA*)
    c = 299792458 m/s
    a = 99.7E+12 m (semieje mayor de la órbita de S62)
    e = 0.976 (excentricidad de la órbita de S62 según la Table 1 del paper)

    Y obtengo 0.02456 rad/rev = 1.41º por revolución. Que es mucho menor del valor de 9.9º por revolución que dice el paper.
    ¿Se han equivocado en los cálculos en la versión de arxiv del artículo? ¿Francis y/o algún lector puede comprobar si en la versión que aparece en The Astrophysical Journal, Volume 889, Number 1, 2020 January 24 también ponen el valor erróneo de 9.9º?

    Gracias y saludos.

      1. Muchas gracias por mirarlo, Francis.
        Me sorprende que en el peer-review ningún referee se haya dado cuenta del error, tratándose de un cálculo tan sencillo. No sé si eso es algo habitual. En fin, me voy perplejo 🙁
        Gracias de nuevo y saludos cordiales.

Deja un comentario