En el centro de nuestra galaxia se encuentra una región donde aproximadamente 10 millones de estrellas están agrupadas en solo 1 parsec (3.25 años luz) de espacio. En el centro de esto se encuentra el agujero negro supermasivo (SMBH) conocido como Sagitario A *, que tiene una masa de más de 4 millones de soles. Durante décadas, los astrónomos han estado tratando de ver mejor esta región con la esperanza de comprender las increíbles fuerzas en el trabajo y cómo han afectado la evolución de nuestra galaxia.
Lo que encontraron incluye una serie de estrellas que orbitan muy cerca de Sagitario A * (como S1 y S2), que se han utilizado para probar la Teoría de la Relatividad General de Einstein. Y recientemente, un equipo de la Iniciativa de Órbitas del Centro Galáctico de UCLA detectó una serie de objetos compactos que también orbitan el SMBH. Estos objetos parecen nubes de gas pero se comportan como estrellas, dependiendo de qué tan cerca estén en sus órbitas de Sagitario A *.
El estudio que describe sus hallazgos, que apareció recientemente en la revista. Naturaleza, fue dirigido por la Dra. Anna Ciurlo de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA). Como indican en su estudio, estos objetos orbitan el SMBH de nuestra galaxia con un período de entre 100 y 1,000 años. Estos objetos se ven compactos la mayor parte del tiempo, pero se estiran cuando están en el punto más cercano de sus órbitas al agujero negro.
Su trabajo se basa en unos quince años de observaciones que han identificado más y más de estos objetos cerca del centro de nuestra galaxia. El primer objeto (más tarde llamado G1) fue descubierto en 2005 por un equipo dirigido por Andrea Ghez, Lauren B. Leichtman y Arthur E. Levine, Profesor de Astrofísica, director del Grupo del Centro Galáctico de la UCLA y coautor de este estudio.
Esto fue seguido en 2012 cuando la profesora Ghez y sus colegas encontraron un segundo objeto (G2) que se acercó a Sagitario A * en 2014. Inicialmente, se pensó que G1 y G2 eran nubes de gas hasta que se acercaron más al Sagitario A * sy no fueron triturados por la fuerza gravitacional de SMBH (que es lo que sucede normalmente a las nubes de gas cuando se acercan a un agujero negro). Como explicó Ghez:
“En el momento del acercamiento más cercano, G2 tenía una firma realmente extraña. Lo habíamos visto antes, pero no parecía demasiado peculiar hasta que se acercó al agujero negro y se alargó, y gran parte de su gas se desgarró. Pasó de ser un objeto bastante inocuo cuando estaba lejos del agujero negro a uno que realmente estaba estirado y distorsionado en su aproximación más cercana y perdió su capa exterior, y ahora se está volviendo más compacto nuevamente ".
En 2018, el Dr. Cuirlo y un equipo internacional de astrónomos (que incluía al profesor Ghez) utilizaron doce años de datos recopilados por el W.M. El Observatorio Keck y la tecnología de óptica adaptativa (que el profesor Ghez ayudó a promover) identificó tres más de estos objetos (G3, G4 y G5) cerca del centro de la galaxia. Desde entonces, se han identificado un total de seis objetos en esta región (G1 - G6).
En este estudio más reciente, el equipo dirigido por el Dr. Cuirlo usó 13 años de datos del infrarrojo cercano obtenidos por W.M. El espectrómetro de campo integral OSIRIS de Keck para examinar las órbitas de estos seis objetos. Los astrónomos son emocionantes para estudiar estos objetos porque les brindan a los astrónomos la oportunidad de probar la Relatividad General, algo que la profesora Ghez y sus colegas hicieron en el verano de 2019.
Y como explicó Mark Morris, profesor de física y astronomía de la UCLA y coautor del estudio, el destino de estos objetos es algo que los astrónomos quieren saber porque se espera que sea bastante espectacular.
"Una de las cosas que ha entusiasmado a todos con los objetos G es que las cosas que las fuerzas de las mareas les quitan mientras barren por el agujero negro central deben caer inevitablemente en el agujero negro", dijo. "Cuando eso suceda, podría producir un impresionante espectáculo de fuegos artificiales ya que el material comido por el agujero negro se calentará y emitirá abundante radiación antes de que desaparezca en el horizonte de eventos".
En el curso de la observación de la región central de la Vía Láctea, el grupo de investigación ha informado de la existencia de seis objetos hasta el momento. Sin embargo, también notaron que si bien G1 y G2 tienen órbitas muy similares, los otros cuatro objetos difieren considerablemente. Esto, naturalmente, da lugar a la pregunta de si los seis son una clase similar de objetos, o si G1 y G2 son valores atípicos.
Al abordar esto, Ghez y sus colegas creen que los seis objetos eran estrellas binarias que se fusionaron debido a la fuerte fuerza gravitacional de SMBH. Este proceso habría llevado más de 1 millón de años en completarse y podría ser una indicación de que las fusiones de estrellas binarias son en realidad bastante comunes. Como explicó Ghez:
“Los agujeros negros pueden estar impulsando a las estrellas binarias a fusionarse. Es posible que muchas de las estrellas que hemos estado observando y sin comprender puedan ser el producto final de las fusiones que ahora están tranquilas. Estamos aprendiendo cómo evolucionan las galaxias y los agujeros negros. La forma en que las estrellas binarias interactúan entre sí y con el agujero negro es muy diferente de cómo las estrellas individuales interactúan con otras estrellas individuales y con el agujero negro ".
Otra observación interesante, que el equipo de Ghez informó en septiembre de 2019, es el hecho de que Sagitario A * se ha vuelto más brillante en los últimos 24 años, una indicación de que está consumiendo más materia. Del mismo modo, el estiramiento de G2 que se observó en 2014 pareció alejar el gas que pudo haber sido recientemente consumido por el agujero negro.
Esto podría ser una indicación de que las fusiones estelares que tienen lugar en sus proximidades están alimentando a Sagitario A *. Las observaciones más recientes también mostraron que si bien el gas de la capa exterior de G2 se estiró drásticamente, el polvo contenido en su interior no se estiró demasiado. Esto significa que algo mantuvo el polvo compacto, lo que es una evidencia convincente de que la estrella podría estar dentro de G2.
Como dijo Ciurlo, este descubrimiento fue posible gracias a las observaciones realizadas durante décadas por el Grupo del Centro Galáctico de la UCLA.
“El conjunto de datos único que el grupo del profesor Ghez ha reunido durante más de 20 años es lo que nos permitió hacer este descubrimiento. Ahora tenemos una población de objetos "G", por lo que no se trata de explicar un "evento único" como G2 ".
Mientras tanto, el equipo ya ha identificado algunos otros candidatos que podrían pertenecer a esta nueva clase de objetos y continúa analizándolos. En última instancia, esta investigación ayudará a los astrónomos a comprender lo que está sucediendo en la mayoría de las galaxias y cómo las interacciones entre las estrellas y las SMBH en sus núcleos están ayudando a impulsar su evolución.
"La Tierra está en los suburbios en comparación con el centro de la galaxia, que está a unos 26,000 años luz de distancia", dijo Ghez. “El centro de nuestra galaxia tiene una densidad de estrellas mil millones de veces mayor que nuestra parte de la galaxia. El tirón gravitacional es mucho más fuerte. Los campos magnéticos son más extremos. El centro de la galaxia es donde ocurre la astrofísica extrema: los deportes X de la astrofísica ".
