1r ciclo El interferómetro óptico GRAVITY del Very Large Telescope, a punto para iniciar el estudio del agujero negro del centro de la Vía Láctea

[Alriga]

La precisión de los instrumentos científicos que exploran el Universo no deja de sorprenderme. Después del éxito de LIGO en interferometría de ondas gravitacionales, acaba de realizar las primeras pruebas exitosas el Interferómetro GRAVITY, acoplado a los telescopios ópticos del complejo Very Large Telescope (VLT) de ESO ubicado en Chile.

El instrumento GRAVITY opera combinando la luz captada por las cuatro Unidades de Telescopio de 8,2 metros cada uno del VLT. Al combinar la luz de los cuatro telescopios, GRAVITY puede alcanzar la misma resolución espacial y la misma precisión en la medición de las posiciones de los astros que un telescopio de hasta 130 metros de diámetro. La mejora correspondiente en lo que respecta al poder de resolución y a la precisión posicional, (un factor de 15 por encima de las Unidades de Telescopio de 8,2 metros cuando funcionan de forma individual), permitirá a GRAVITY realizar mediciones extremadamente exactas de objetos astronómicos muy lejanos.

Uno de los objetivos principales de GRAVITY es realizar observaciones detalladas del entorno que rodea a Sagitario A, el agujero negro de 4 millones de masas solares ubicado en el centro de la Vía Láctea. La posición y la masa del agujero negro se conocen desde el año 2002 y ahora GRAVITY realizará mediciones exactas de los movimientos de las estrellas que lo orbitan, lo que permitirá a los astrónomos estudiar el campo gravitacional que rodea al agujero negro con un detalle sin precedentes, proporcionando una posibilidad única de poner a prueba la Teoría de la Relatividad General.
El equipo de GRAVITY ya ha utilizado el instrumento para observar la estrella denominada S2 en su órbita de 16 años de período de rotación alrededor del agujero negro del centro de nuestra galaxia. Estas pruebas han demostrado de forma impresionante la sensibilidad que posee GRAVITY, al ser capaz de detectar esta débil estrella en tan sólo unos minutos de observación.

Este éxito llega justo a tiempo. En el año 2018, la estrella S2 estará en su punto más cercano al agujero negro, (periastro), situándose a tan sólo 17 horas-luz de distancia de él y desplazándose a una velocidad de casi 30 millones de kilómetros por hora, el 2,8% de la velocidad de la luz. En el periastro se espera observar dos efectos de la Relatividad General:

-El desplazamiento al rojo gravitatorio que surge debido a que la luz de la estrella debe moverse en contra del fuerte campo gravitacional del agujero negro masivo para poder escapar hacia el Universo. A medida que lo hace pierde energía, lo que se manifiesta como un desplazamiento al rojo de la luz.

-El segundo efecto afecta a la órbita de la estrella: la orientación de la elipse rotará en aproximadamente medio grado en el plano orbital cuando la estrella pasa cerca del agujero negro, (desplazamiento del periastro). Será el mismo efecto ya observado en la órbita de Mercurio, sólo que para esta estrella debe ser unas 6.500 veces más intenso por cada órbita debido a encontrarse en las inmediaciones del enorme campo gravitatorio del agujero negro. Hay que aprovechar esta oportunidad, pues no se volverá a repetir hasta dentro de 16 años.

He hecho cuatro números aproximados, aplicando la III Ley de Kepler:
El semieje mayor $a$ de la órbita de la estrella en torno a “Sagitario A” se calcula:

$T=16 \$ años

$M=4 \ millones \ de \ masas \ solares$

$\dst a= \dst \sqrt[3] {\dfrac{GM}{4 \pi^2}\cdot T^2}=\notcien{150.8}{12} \ m$

Suponiendo que el plano de la órbita sea perpendicular a la visual, y dado que la distancia al centro galáctico es de unos $d=7.6 \ kiloparsec$, el ángulo entre extremos de la órbita de la estrella, medido en segundos de arco, se ve desde la Tierra del tamaño de:

$\phi=2 \cdot \arcsin \dfrac a d = 0.27$ "

Como la precisión de GRAVITY es de 0.003”, se podrá “trocear” la órbita en unas 90 partes.

Impresionante. Saludos.

[Alriga]

Re: El interferómetro óptico GRAVITY del Very Large Telescope, a punto para iniciar el estudio del agujero negro del centro de la Vía Láctea

" ... Un nuevo análisis de datos del Very Large Telescope de ESO y de otros telescopios sugiere que las órbitas de las estrellas alrededor del agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de la Vía Láctea podrían mostrar los sutiles efectos predichos por la Teoría de la Relatividad General de Einstein. Hay pistas que indican que la órbita de la estrella S2 se desvía ligeramente de la ruta calculada utilizando la física clásica. Este prometedor resultado es un preludio de mediciones y pruebas mucho más precisas de la relatividad que se harán con el instrumento GRAVITY cuando la estrella S2 pase muy cerca del agujero negro en 2018 ..."

Primera pista de los efectos de la relatividad en estrellas que orbitan agujeros negros supermasivos en el centro de la galaxia

El artículo científico INVESTIGATING THE RELATIVISTIC MOTION OF THE STARS NEAR THE SUPERMASSIVE BLACK HOLE IN THE GALACTIC CENTER

Y un post sobre el tema de La mula Francis: La órbita de las tres estrellas más cercanas a nuestro agujero negro supermasivo

Saludos.

[Alriga]

Re: El interferómetro óptico GRAVITY del Very Large Telescope, a punto para iniciar el estudio del agujero negro del centro de la Vía Láctea

Todo a punto para observar el inminente Periastro de S2 en su órbita alrededor de Sagitario A* que tendrá lugar a principios de esta próxima primavera, para detectar posibles desviaciones de comportamiento respecto de la Relatividad General. Es como observar el Perihelio de Mercurio, pero a lo bestia

En los últimos tiempos se temía que S2 pudiese ser una estrella doble, lo que desvirtuaría las medidas de posibles desviaciones respecto de la Teoría RG en el paso por el periastro de Sg A* Pero un reciente estudio descarta que S2 tenga una compañera lo suficientemente masiva como para interferir en las mediciones críticas que los astrónomos necesitan para validar la teoría de Einstein en estas circunstancias: Investigating the Binarity of S0-2: Implications for its Origins and Robustness as a Probe of the Laws of Gravity around a Supermassive Black Hole

La Teoría de la Relatividad General de Einstein predice que la luz que proviene de un campo gravitacional muy intenso se desplaza hacia el rojo. La medición en el periastro de la órbita de S2 en torno a Sg A* se espera que sea tan precisa que detectaría desviaciones respecto del valor predicho por la Relatividad General.

En el periastro se espera observar dos efectos de la Relatividad General:

-El desplazamiento al rojo gravitatorio que surge debido a que la luz de la estrella debe moverse en contra del fuerte campo gravitacional del agujero negro masivo para poder escapar hacia el Universo. A medida que lo hace pierde energía, lo que se manifiesta como un desplazamiento al rojo de la luz.

-El segundo efecto afecta a la órbita de la estrella: la orientación de la elipse rotará en aproximadamente medio grado en el plano orbital cuando la estrella pasa cerca del agujero negro, (desplazamiento del periastro). Será el mismo efecto ya observado en la órbita de Mercurio, sólo que para esta estrella debe ser unas 6.500 veces más intenso por cada órbita debido a encontrarse en las inmediaciones del enorme campo gravitatorio del agujero negro.

Además del Interferómetro GRAVITY del Very Large Telescope, el evento también será observado con el Interferómetro OSIRIS del Observatorio Keck en Hawaii: Astronomers Discover S0-2 Star is Single and Ready for Big Einstein Test

Saludos.

[Alriga]

Primer test con éxito de la Relatividad General de Einstein cerca de un agujero negro supermasivo

Las últimas observaciones llevadas a cabo con los instrumentos GRAVITY, SINFONI y NACO, extremadamente sensibles e instalados en VLT (Very Large Telescope) de ESO, han permitido a los astrónomos seguir a la estrella S2 cuando pasaba muy cerca de Sgr A* durante abril-mayo de 2018. En el periastro, S2 estaba a una distancia de menos de 20.000 millones de kilómetros del agujero negro y se movía a una velocidad superior a 25 millones de km/h, casi un 3% de la velocidad de la luz.

Se han comparado las medidas de posición y velocidad de GRAVITY y SINFONI junto con observaciones anteriores de S2 con otros instrumentos, con las predicciones de la gravedad newtoniana, la relatividad general y otras teorías de la gravedad. Los resultados no concuerdan con las predicciones newtonianas y encajan perfectamente con las predicciones de la relatividad general.

Estas observaciones son la culminación de una serie observaciones del centro de la Vía Láctea, las más precisas hechas nunca, y llevadas a cabo a lo largo de 26 años con instrumentos de European Southern Observatory (ESO) Es la segunda vez que se ha observado el paso cercano de S2 alrededor de Sgr A* pero esta vez, debido a que se dispone de mejor instrumentación, se ha podido observar la estrella con una resolución sin precedentes.

Este evento se ha estado preparando intensamente durante varios años, ya que se quería aprovechar al máximo esta oportunidad única de observar los efectos de la relatividad general. Las nuevas medidas revelan claramente un efecto de desplazamiento al rojo gravitacional. La luz de la estrella se desplaza a longitudes de onda más largas por el fuerte campo gravitatorio del agujero negro. Y el cambio en la longitud de onda de la luz de S2 coincide con gran precisión con el predicho por la Teoría de la Relatividad General de Einstein.

Actualmente se siguen realizando observaciones que se espera que puedan confirmar otro efecto relativista, una pequeña rotación de la órbita de la estrella (desplazamiento del periastro) conocida como precesión de Schwarzschild, a medida que S2 se aleja del agujero negro, (Possibility of Measuring spin precession of the nearest supermassive black hole by S stars)

El documento científico publicado hoy: Detection of the gravitational redshift in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole

Vídeo de la ESO, (admite subtítulos en castellano): "First Successful Test of Einstein’s General Relativity Near Supermassive Black Hole"

Entrevista a Reinhard Genzel, Director del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics: From Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics: "The galactic centre offers fantastic opportunities"

Saludos.

ACTUALIZADO: la noticia empieza a aparecer hoy 27/07/2018 en los medios generalistas:

La teoría de la relatividad de Einstein obtiene una nueva confirmación

Einstein derrota a Newton en el agujero negro del centro de la Vía Láctea

[Fortuna]

Re: El interferómetro óptico GRAVITY del Very Large Telescope, a punto para iniciar el estudio del agujero negro del centro de la Vía Láctea

Buenos días.

Veo que todos los medios hablan sobre el corrimiento al rojo pero no veo una comparativa entre la órbita esperada siguiendo la leyes de Newton o las de la RG. Me surgen varias dudas:

1.- Entiendo que hemos tenido la suerte de ver la trayectoria perpendicular a la línea de visión. Si hubiera sido paralela, ¿podríamos haber visto corrimiento al azul al acercarse y rojo al alejarse?.

2.- El corrimiento hacia el rojo indica que el tiempo pasa más despacio en la estrella. ¿La duración en torno al perigeo ha sido más larga que lo calculado por las leyes de Newton?. ¿es por eso por lo que el perigeo avanza?.

3.- ¿describe una circunferencia (discontinua) el perigeo a lo largo de la historia orbital de S2?.

4.- La aproximación de que se conserva el momento angular de un cuerpo de masa despreciable orbitando en torno a un cuerpo de masa millones de veces mayor que él, ¿sigue siendo válida?. Imagino que el momento angular total orbital de Sgr A*+S2 sí se conserva.

Gracias de antemano.

Saludos.

[Alriga]

Re: El interferómetro óptico GRAVITY del Very Large Telescope, a punto para iniciar el estudio del agujero negro del centro de la Vía Láctea

... Veo que todos los medios hablan sobre el corrimiento al rojo pero no veo una comparativa entre la órbita esperada siguiendo la leyes de Newton o las de la RG ...

... Actualmente se siguen realizando observaciones que se espera que puedan confirmar otro efecto relativista, una pequeña rotación de la órbita de la estrella (desplazamiento del periastro) conocida como precesión de Schwarzschild, a medida que S2 se aleja del agujero negro, (Possibility of Measuring spin precession of the nearest supermassive black hole by S stars) ...

Supongo que ese estudio comparativo de órbitas que reclamas aún tardará algunos meses.

1.- Entiendo que hemos tenido la suerte de ver la trayectoria perpendicular a la línea de visión. Si hubiera sido paralela, ¿podríamos haber visto corrimiento al azul al acercarse y rojo al alejarse?

La trayectoria no es exactamente perpendicular a la línea de visión:



El desplazamiento al rojo gravitacional detectado no es efecto Doppler debido a acercamiento (azul) o alejamiento (rojo), es un efecto de la intensa gravedad en las cercanías del agujero negro.

2.- El corrimiento hacia el rojo indica que el tiempo pasa más despacio en la estrella …

Sí, mira desplazamiento al rojo gravitacional

2.- ... ¿Es por eso por lo que el perigeo avanza?
3.- ¿describe una circunferencia (discontinua) el perigeo a lo largo de la historia orbital de S2?
4.- La aproximación de que se conserva el momento angular de un cuerpo de masa despreciable orbitando en torno a un cuerpo de masa millones de veces mayor que él, ¿sigue siendo válida? Imagino que el momento angular total orbital de Sgr A*+S2 sí se conserva …

¿Has comprobado si al menos alguna de las respuestas a estas preguntas está en el documento publicado ayer? Detection of the gravitational redshift in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole

Saludos.

[Alriga]

Re: El interferómetro óptico GRAVITY del Very Large Telescope, a punto para iniciar el estudio del agujero negro del centro de la Vía Láctea

... Además del Interferómetro GRAVITY del Very Large Telescope, el evento también será observado con el Interferómetro OSIRIS del Observatorio Keck en Hawaii: Astronomers Discover S0-2 Star is Single and Ready for Big Einstein Test

Andrea Ghez, astrónoma de la Universidad de California en Los Ángeles y líder de un equipo que con ayuda de los telescopios Keck de Hawaii compite con GRAVITY de ESO para medir la órbita de S2 en torno al agujero negro del centro galáctico.

... no veo una comparativa entre la órbita esperada siguiendo la leyes de Newton o las de la RG ...

Ghez: de los tres eventos clave que se esperaban para 2018, solo han tenido lugar dos:

• En abril, S2 alcanzó su velocidad máxima a lo largo de la línea de visión desde la Tierra.
• En mayo se situó en el punto de máxima cercanía al centro galáctico, (periastro)
• Y entre finales de agosto y principios de septiembre, su velocidad a lo largo de la línea de visión desde la Tierra será mínima.

Por ello, Ghez señala que su equipo esperará aún unos meses hasta publicar sus resultados y dice que “vamos a esperar hasta el final del pasaje, hasta que la estrella termine con lo que vaya a hacer”

De hecho, S2 ya ha comenzado a frenarse en la dirección de su línea de visión desde la Tierra, algo que tanto los investigadores de EE.UU. como los de Europa están observando con detenimiento. “Estamos en mitad del proceso, es muy emocionante”, concluye la investigadora.

Hoy La Mula Francis publica un post sobre el tema: El desplazamiento al rojo gravitacional en la estrella S2 alrededor de Sagitario A*

Saludos.

[Alriga]

Re: El interferómetro óptico GRAVITY del Very Large Telescope, a punto para iniciar el estudio del agujero negro del centro de la Vía Láctea

Al estudiar la órbita de la estrella S2 en torno a SgrA*, el interferómetro GRAVITY ha detectado emisiones del centro de nuestra galaxia en infrarrojos y acaban de publicar Detection of orbital motions near the last stable circular orbit of the massive black hole SgrA* (Detección de movimientos orbitales cerca de la última órbita circular estable del agujero negro masivo SgrA*)

El resumen divulgativo de la European Southern Observatory (ESO) propietaria de Very Large Telescope (VLT) en el que está instalado GRAVITY:

El instrumento GRAVITY de ESO ha sumado más pruebas a la afirmación de que un agujero negro supermasivo se esconde en el centro de la Vía Láctea. Nuevas observaciones muestran aglomeraciones de gas girando a aproximadamente un 30% de la velocidad de la luz en una órbita circular justo a las afueras de su horizonte de sucesos.
El instrumento interferométrico GRAVITY de ESO instalado en el Very Large Telescope (VLT) ha sido usado por científicos de un consorcio de instituciones europeas, para observar destellos de radiación infrarroja provenientes del disco de acreción alrededor de Sagitario A*, el objeto masivo en el corazón de la Vía Láctea. Los destellos observados proporcionan la confirmación esperada por tanto tiempo de que el objeto en el centro de nuestra galaxia es, como se ha asumido por largo tiempo, un agujero negro supermasivo. Los destellos se originan del material que orbita muy cerca del horizonte de sucesos del agujero negro, haciendo de éstas las observaciones más detalladas que existen de material orbitando tan cerca de un agujero negro.

Mientras parte del material en el disco de acreción — el cinturón de gas que orbita Sagitario A* a velocidades relativistas — puede orbitar el agujero negro de forma segura, cualquier cosa que se acerque demasiado está destinada a ser atraída más allá del horizonte de sucesos. El punto más cercano a un agujero negro que puede orbitar el material sin ser inevitablemente atraído hacia dentro por la inmensa masa se conoce como la órbita estable más cercana, y es desde aquí que se originan los destellos observados.

La gran sensibilidad de GRAVITY ha permitido observar los procesos de acreción en tiempo real con un nivel de detalle sin precedentes. El instrumento GRAVITY que ha hecho posible este trabajo combina la luz de los cuatro telescopios del VLT de ESO para crear un súper telescopio virtual de 130 metros de diámetro, y ya ha sido usado para explorar la naturaleza de Sagitario A*.

A principios de este año, GRAVITY y SINFONI, otro instrumento del VLT, le permitieron al mismo equipo medir con exactitud el sobrevuelo cercano de la estrella S2 a medida que pasaba por el intenso campo gravitatorio que hay cerca de Sagitario A*, y por primera vez esto reveló los efectos previstos por la relatividad general de Einstein en un ambiente así de extremo. Durante el sobrevuelo cercano de S2, se observó también una fuerte emisión infrarroja.

Se monitoreó de cerca S2, y durante las observaciones se pudo apreciar tres destellos brillantes alrededor del agujero negro, lo que fue una afortunada coincidencia. Esta emisión, proveniente de electrones altamente energéticos muy cercanos al agujero negro, fue observada como tres prominentes destellos brillantes, y coincide exactamente con las predicciones teóricas sobre zonas calientes orbitando cerca de un agujero negro con una masa de cuatro millones de veces la del Sol. Se cree que los destellos se originan a partir de interacciones magnéticas en el gas muy caliente que orbita muy cerca de Sagitario A*.

Reinhard Genzel, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) en Garching, Alemania: Sagitario A* es un agujero negro supermasivo, el resultado es una rotunda confirmación del paradigma sobre el agujero negro masivo.

Saludos.

[Alriga]

Simulación computacional del agujero negro del centro de la Vía Láctea Sagitario A*

Hoy he visto publicado en la revista "Astrofísica Computacional y Cosmología" el artículo "Observando agujeros negros supermasivos en realidad virtual" que se ofrece completo de forma gratuita en: Observing supermassive black holes in virtual reality

Presentamos un cálculo mediante Relatividad General de 360∘ (es decir, 4π estereoradianes) del trazado de rayos y de la transferencia radiativa de la acreción en agujeros negros supermasivos. Realizamos simulaciones tridimensionales de magnetohidrodinámica general relativista de última generación, utilizando el código BHAC, para posteriormente posprocesar estos datos con el código de transferencia radiativa RAPTOR.
Todos los efectos relativistas y general-relativistas, como el efecto Doppler y el desplazamiento gravitacional al rojo, así como los efectos geométricos debidos al campo gravitacional local y a la posición y estado de movimiento cambiantes del observador, se calculan por tanto de forma autoconsistente.

Las imágenes sintéticas a cuatro frecuencias de observación astronómicamente relevantes son generadas desde la perspectiva de un observador con una vista completa dentro del flujo de acreción, el cual es advectado con el flujo a medida que éste evoluciona.
Como ejemplo, calculamos imágenes basadas en modelos recientes de observaciones de Sagitario A*. Estas imágenes se combinan para generar una completa película de Realidad Virtual 360∘ del entorno circundante del agujero negro y su horizonte de sucesos:

De los mismos autores: Orbitando el agujero negro supermasivo en nuestra Vía Láctea en VR [4K]

La trayectoria geodésica que sigue la cámara virtual en torno al agujero negro en el vídeo anterior:

Saludos.

[Alriga]

Descubierto nuevo agujero negro de masa intermedia cerca del centro de la Vía Láctea

Hoy leo el interesante estudio de un equipo de científicos japoneses que utilizando los radiotelescopios ALMA del desierto de Atacama en Chile, han descubierto un nuevo agujero negro de masa intermedia, 32000 +/- 6000 Masas Solares, a tan solo 23 años luz del centro de nuestra galaxia, lugar en el que se encuentra el gran agujero negro central de La Vía Láctea Sgr A*

Lo han descubierto por las órbitas que realizan en torno a ese agujero negro varias corrientes de gas. El artículo ha sido aprobado para ser publicado en Astrophysical Journal Letters y dice en el abstract:

Reportamos el descubrimiento de corrientes de gas molecular orbitando alrededor de un objeto masivo invisible en la región central de nuestra Galaxia, basándonos en las observaciones de líneas moleculares de alta resolución obtenidas con el "Atacama Large Millimeter/submillimeter Array" (ALMA). La morfología y la cinemática de estas corrientes pueden reproducirse bien mediante dos órbitas keplerianas alrededor de un único punto de 32.000 masas solares.
También encontramos gas ionizado hacia la parte interna del gas en órbita, indicando choque disociativo y/o fotoionización. Nuestros resultados proporcionan nuevas evidencias circunstanciales de un agujero negro de masa intermedia errante en el centro de la galaxia, sugiriendo también que las nubes compactas de alta velocidad pueden ser utilizadas como sondas de la abundancia de agujeros negros inactivos en nuestra Galaxia.

Aun no sabemos nada de cual es el movimiento relativo del recién descubierto agujero negro respecto de Sagitario A*, es posible que Sgr A* (de 4 millones de masas solares), se haya "comido" muchos de estos agujeros negros intermedios a lo largo de la historia de la Vía Láctea. Este es el enlace al pre-print en arXiv: Indication of Another Intermediate-mass Black Hole in the Galactic Center (Takekawa, Oka, Iwata, Tsujimoto, Nomura)

Saludos.

Actualizado 18/02/2020. "El quinto candidato a agujero negro de masa intermedia en el centro galáctico" Otro candidato descubierto por el mismo equipo, Takekawa, Oka, Iwata, Tsujimoto, Nomura. Es un candidato de unas 10 mil masas solares, ver The Fifth Candidate for an Intermediate-mass Black Hole in the Galactic Center

[Alriga]

El interferómetro óptico GRAVITY comprueba la Invariancia de Posición Local (LPI)

Nueva comprobación de la validez de la Relatividad General basada en el estudio de la órbita de S2 en torno a Sgr A*. Leo en el abstract y en las conclusiones del recientemente publicado en Physical Review Letters Test of the Einstein Equivalence Principle near the Galactic Center Supermassive Black Hole (GRAVITY Collaboration)

Durante su órbita alrededor del agujero negro Sagitario A* de cuatro millones de masas solares, la estrella S2 experimenta cambios significativos en el potencial gravitatorio. Utilizamos este cambio de potencial para probar una parte del principio de equivalencia de Einstein: la Invariancia de Posición Local (LPI) ... La variación en el potencial que sometemos a prueba con esta medición es seis órdenes de magnitud mayor que la posible para las mediciones realizadas en la Tierra, y un factor diez mayor que en los experimentos de observaciones de enanas blancas. Por lo tanto, estamos probando la Invariancia de Posición Local en un régimen en el que no se había probado antes ...

...Los resultados son consistentes con LPI y dan un límite superior a una violación de 5 x 10^-2 ... Este límite es en números absolutos menos estricto que las pruebas más precisas actuales. Nuestro experimento sin embargo, comprueba la LPI cerca de un agujero negro central con 4 millones de masas solares, en un potencial gravitacional que es 10⁶ veces mayor que el accesible a los experimentos terrestres. Actualmente es la prueba más extrema de Invariancia de Posición Local y es totalmente coherente con ella.

Saludos.

[Alriga]

Re: El interferómetro óptico GRAVITY del Very Large Telescope, a punto para iniciar el estudio del agujero negro del centro de la Vía Láctea

La Relatividad General predice que una estrella que pasa cerca de un agujero negro supermasivo debe exhibir un desplazamiento al rojo relativista. Probamos esto usando observaciones de la estrella del centro galáctico S0-2. Combinamos las mediciones espectroscópicas y astrométricas existentes desde 1995-2017, que cubren la órbita de 16 años de S0-2, con mediciones desde 2018 de marzo hasta septiembre que cubren tres eventos durante su enfoque más cercano al agujero negro. Detectamos la combinación de redshift relativista y gravitacional especial, cuantificada utilizando un parámetro de redshift, ϒ. Nuestro resultado, ϒ = 0,88 ± 0,17, es consistente con la relatividad general (ϒ = 1) y excluye un modelo newtoniano (ϒ = 0) con una significación estadística de 5σ.

Recien publicado en Science: Relativistic redshift of the star S0-2 orbiting the Galactic center supermassive black hole Este es el pre-print de Arxiv

El estudio recién publicado es el que nombrábamos en:

Andrea Ghez, astrónoma de la Universidad de California en Los Ángeles y líder de un equipo que con ayuda de los telescopios Keck de Hawaii compite con GRAVITY de ESO para medir la órbita de S2 en torno al agujero negro del centro galáctico ...

Andrea Ghez ha hecho unas declaraciones en las que dice:

"Einstein tiene razón, al menos por ahora", dijo Ghez, coautora de la investigación. “Absolutamente podemos descartar la ley de gravedad de Newton. Nuestras observaciones son consistentes con la teoría general de la relatividad de Einstein . Sin embargo, su teoría está definitivamente mostrando vulnerabilidad. No puede explicar por completo la gravedad dentro de un agujero negro, y en algún momento tendremos que ir más allá de la teoría de Einstein a una teoría más completa de la gravedad que explique completamente todo el interior de un agujero negro"

Observad que lo resaltado en negrita no dice nada nuevo. Si embargo, sacado de contexto permite a muchos medios publicar hoy titulares sensacionalistas con estupideces del tipo "La teoría de la relatividad de Einstein encuentra dudas en un agujero negro" No hagáis ni caso, ya veis que es solo sensacionalismo.

Sobre la estrella S0-2 es muy interesante la web interactiva, (observad que se pasa página clickando abajo a la izquierda "scroll-down") Light of the center of galaxy (UCLA)

La Mula Francis ha escrito un artículo: Nueva medida del desplazamiento al rojo gravitacional en la estrella S2 de Sagitario A*

Saludos.

[Alriga]

... El equipo de GRAVITY ya ha utilizado el instrumento para observar la estrella denominada S2 en su órbita de 16 años de período de rotación alrededor del agujero negro del centro de nuestra galaxia ...

Se acaban de publicar los resultados del seguimiento mediante el Very Large Telescope (espectrógrafos NACO y SINFONY) durante 16 años, de la estrella S62 cuyo período de traslación alrededor de SgrA* es de tan solo 9.9 años. Es la órbita estable más corta conocida de una estrella en torno a SgrA*. En su periápside se acerca a tan solo 16 UA (unidades astronómicas) del centro del agujero negro Sagitario A* lo que es unas 215 veces el radio de Schwarzschild, y su velocidad es del 10% de la velocidad de la luz. Comparativamente, el periapsis de la estrella S2 es de 120 UA, unos 1440 radios de Schwarzschild.

Dice el abstract del estudio “S62 en una órbita de 9.9 años alrededor de SgrA*:

Observamos la estrella S62 en su órbita kepleriana alrededor del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, SgrA*. El período orbital de S62 alrededor de SgrA* es de 9.9 años. Deducimos que su masa es de alrededor de 2 masas solares, lo que es consistente con otros miembros del grupo de estrellas que orbitan cerca de Sagitario A*. A partir de las imágenes deconvolucionadas mediante el algorimo de Lucy-Richardson, determinamos una magnitud de banda K de 16.1 mag. Se han observado casi dos órbitas completas de la estrella con dos telescopios diferentes e independientes y tres instrumentos diferentes. La corta distancia de S62 a SgrA* en su periapsis, de alrededor de 2 milésimas de segundo de arco, da como resultado un cambio gravitacional en su periapsis de casi el 10% en cada órbita.

Fuente: S62 on a 9.9 yr Orbit around SgrA*

"La corta distancia de S62 a SgrA* en su periapsis, de alrededor de 2 milésimas de segundo de arco, da como resultado un cambio gravitacional en su periapsis de casi el 10% en cada órbita". Recordad que, comparativamente la precesión del perihelio de Mercurio es de 43" por siglo, es decir un cambio del 0.0000000008% en cada órbita.

En la página 15 del estudio aparece una tabla con las estrellas de órbita calculada más próximas a SgrA*. Observad que la estrella S62 es la de menor semieje mayor, que es de 3.59 miliparsec.

La Mula Francis ha escrito sobre el tema: La estrella S62 bate dos récords: la más rápida y la más cercana a Sagitario A*

Saludos.

[Richard R Richard]

"La corta distancia de S62 a SgrA* en su periapsis, de alrededor de 2 milésimas de segundo de arco, da como resultado un cambio gravitacional en su periapsis de casi el 10% en cada órbita". Recordad que, comparativamente la precesión del perihelio de Mercurio es de 43" por siglo, es decir un cambio del 0.0000000008% en cada órbita.

Hola alriga , 2 milésimas de segundo , por cada 10 años (9.9) es casi 20 milésimas de segundo de arco por siglo 0.02", dos mil veces menos que Mercurio, alguna unidad no cuadra o bien no entiendo que son esas dos milésimas.

[Alriga]

... 2 milésimas de segundo, por cada 10 años (9.9) es casi 20 milésimas de segundo de arco por siglo 0.02", dos mil veces menos que Mercurio, alguna unidad no cuadra o bien no entiendo que son esas dos milésimas ...

Las 2 milésimas de segundo de arco es la distancia angular aparente que vemos entre la estrella S62 cuando pasa por su periastro y el centro del agujero negro SgrA* como decía en:

... La corta distancia de S62 a SgrA* en su periapsis, de alrededor de 2 milésimas de segundo de arco, da como resultado un cambio gravitacional en su periapsis de casi el 10% en cada órbita ...

La distancia de la Tierra al centro de la Vía Láctea es de 26000 años luz $=\notcien{1.6443}{9}$ Unidades Astronómicas

$0.002"=\notcien{9.6963}{-9}$ rad

Por lo tanto, la distancia del periapsis de S62 a SgrA* es:

$d \simeq \notcien{1.6443}{9} \cdot \notcien{9.6963}{-9}=15.9$ UA

Sale 15.9 UA que coincide con

... En su periápside se acerca a tan solo 16 UA (unidades astronómicas) del centro del agujero negro Sagitario A* ...

Otra cosa es el desplazamiento del periastro en cada revolución. La expresión en radianes por revolución que encuentro en la bibliografía del tema (Complete calculations of the perihelion precession of Mercury and the deflection of light by the Sun in General Relativity. Christian Magnan) es:

$$\boxed{\Delta \phi=\dfrac{6 \ \pi \ G \ M}{a \ (1-e^2) \ c^2}} \quad rad/rev$$

Aplicado al perihelio de Mercurio, (unidades SI):

$M=\notcien{2}{30}$ kg

$a=\notcien{57.9}{9}$ m

$e=0.20563$

Obtengo

$\Delta \phi=\notcien{5.05}{-7} \ rad/rev$

$\Delta \phi=0.1041"$ por revolución

Que, como el período de traslación de Mercurio es de 87.97 días, equivale a 43.2” por siglo, que coincide con el valor de la bibliografía.

Si aplico lo mismo a la estrella S62 orbitando a SgrA*

$M=\notcien{8.3}{36}$ kg

$a=\notcien{99.7}{12}$ m

$e=0.976$

Obtengo $\Delta \phi=$ 0.025 rad/rev que es equivalente a 1.41º por revolución. No me coincide con lo que dice el paper en la página 9:

“… Using the values from the orbital elements for S62, we find a periapse advance of 9.9º …”

De todas maneras, si la precesión de S62 fuese de 9.9º el ratio sería de 9.9º / 360º = 2.75% que tampoco coincide con el 10% que dice el abstract de la presentación del artículo. Diría que en el preprint de arxiv se han equivocado en los números. Lástima que no puedo consultar el artículo de pago en The Astrophysical Journal, Volume 889, Number 1, 2020 January 24

Saludos.