Sagittarius A*: El agujero negro que podría apuntar directamente a la Tierra

Cada estrella en el cielo nocturno está lentamente orbitando algo que nadie puede ver. En el centro de la Vía Láctea se encuentra Sagittarius A*, un agujero negro supermasivo que pesa 4.297 millones de veces más que el Sol, y la geometría extraña de cómo emite energía hacia el espacio puede significar que uno de sus chorros está apuntado directamente hacia nuestro sistema solar.

Sagittarius A* — los astrónomos solo dicen "Sgr A star" — no puede ser fotografiado directamente, ya que ninguna luz escapa de él. Todo lo que sabemos proviene de observar cómo se comportan el gas, las estrellas y las ondas de radio cerca de él. Décadas de ese trabajo detectivesco convirtieron un débil sonido de radio en uno de los objetos mejor estudiados de la galaxia, digno de un Premio Nobel y de una foto tomada con un telescopio del tamaño de la Tierra.

En abril de 1933, el ingeniero Karl Jansky estaba buscando la fuente de estática que interfería con las llamadas telefónicas transatlánticas cuando rastreó una señal de radio en la dirección de la constelación Sagitario, hacia el centro de nuestra galaxia. No tenía forma de saber que se había tropezado con el centro galáctico mismo.

Tomó otros cuatro décadas para que alguien aislara el objeto exacto. Los astrónomos Bruce Balick y Robert Brown identificaron una fuente de radio compacta allí el 13 y 15 de febrero de 1974, usando un par de antenas de radio vinculadas del Observatorio Nacional de Astronomía de Radio. Esa precisión — localizar un punto único enterrado en un brillo de radio mucho más grande y brillante — es lo que finalmente permitió que los equipos posteriores conectaran el punto con un agujero negro en lugar de solo considerarlo un parche de cielo de radio inusualmente fuerte.

Los astrónomos detectaron una veta de gas llamada G2 cayendo hacia Sagittarius A* y predijeron que su paso más cercano, un momento llamado peribothron, llegaría alrededor de mayo de 2014. Los telescopios de todo el mundo se giraron para observar, esperando atrapar el agujero negro desgarrando la nube en tiempo real.

El espectáculo nunca comenzó realmente. Las observaciones de seguimiento encontraron que el material torbellino en Sagittarius A* se mantuvo notablemente estable durante el encuentro, sin mostrar signos de perturbación por la llegada de G2. El anticlímax fue en sí mismo útil: les dijo a los investigadores que el patrón de alimentación del agujero negro es más resiliente a una nube que pasa de lo que los modelos habían supuesto, una restricción que aún da forma a cómo los científicos simulan la materia cayendo en agujeros negros en otros lugares.

Mientras todos esperaban en G2, Sagittarius A* tuvo su propio berrinche. El 14 de septiembre de 2013, el Observatorio Chandra de Rayos X capturó un destello 400 veces más brillante que el brillo normal y silencioso del agujero negro — una explosión casi 3 veces más fuerte que el poseedor del récord anterior, establecido a principios de 2012. Semanas después, una vez que las cosas se calmaron, Chandra registró un segundo estallido, este 200 veces más brillante de lo usual, en octubre.

Debido a que ambas llamaradas ocurrieron mucho antes del enfoque más cercano predicho de G2, no podrían haber sido desencadenadas por la nube que todos estaban observando. La explicación principal es mucho más extraña: algo más pequeño y más cercano, posiblemente un asteroide errante, que se acerca demasiado al agujero negro y se desmorona. De cualquier manera, las llamaradas son un recordatorio de que Sagittarius A* no necesita una nube de gas dramática para hacer titulares — puede hacerlo por su cuenta, impredeciblemente, en una semana ordinaria.

El instrumento GRAVITY del Observatorio Europeo Austral captó algo que nadie nunca había presenciado directamente antes: grumos de gas trazando un bucle alrededor de Sagittarius A*, justo fuera del horizonte de eventos, a aproximadamente el 30 por ciento de la velocidad de la luz — lo más cercano que alguien había visto viajar materia antes de caer más allá del punto de no retorno.

Esa medición solo funcionó porque GRAVITY hace trampa. Fusiona la luz recolectada por cuatro telescopios separados en el Telescopio Muy Grande en un instrumento virtual con el poder de resolución de un espejo de 130 metros de ancho, mucho más grande que cualquier plato único que jamás podría construirse. Combinar alcances de esta manera es lo que convierte una mancha de luz a 26.000 años luz de distancia en una órbita rastreable.

El mismo instrumento GRAVITY, emparejado con un hermano llamado SINFONI, pasó años rastreando una estrella conocida como S2 mientras se balanceaba más allá de Sagittarius A* en una órbita salvajemente alargada. Cuando S2 hizo su aproximación más cercana, los investigadores midieron, por primera vez en un ambiente tan extremo, exactamente los efectos de estiramiento de luz y desplazamiento orbital que la relatividad general predice cerca de un cuerpo masivo — no la física más simple de la gravedad de Newton.

S2 ya ni siquiera es el contendiente más cercano conocido. A partir de 2020, una estrella llamada S4714 ostenta ese récord, oscilando dentro de aproximadamente 12,6 UA — aproximadamente la distancia de Saturno del Sol — mientras se mueve a alrededor del 8% de la velocidad de la luz. Rastrear estrellas como estas, en órbitas lo suficientemente rápidas y apretadas como para sentir las huellas de la relatividad, es como los astrónomos pesaron Sagittarius A* sin verlo nunca.

Mucho antes de que alguien fotografiara Sagittarius A*, los radioastrónomos se acercaban a su tamaño verdadero. Un estudio de 2019 que combina el Atacama Large Millimeter Array con una red mundial de antenas de radio encontró que su emisión de radio proviene de un parche de cielo de solo 300 millonésimos de grado de ancho, con una forma tan uniforme que se ve casi perfectamente redonda.

Obtener un enfoque tan nítido requirió décadas de progreso incremental: las primeras observaciones de Sagittarius A* a la frecuencia de radio específica utilizada en ese estudio de 2019 se habían realizado 26 años antes, usando solo un puñado de telescopios en lugar de un conjunto global. Cada generación de instrumentos redujo el desenfoque más aún, un afilado lento que finalmente hizo posible una imagen real.

Ese mismo estudio de 2019 reveló algo inquietante: la región de emisión es tan pequeña y tan simétrica que la fuente podría estar apuntada casi directamente a la Tierra. En lugar de ver Sagittarius A* desde el lado, como normalmente vemos las fuentes de radio distantes, podríamos estar mirando casi directamente hacia uno de sus chorros, como mirar dentro de una linterna en lugar de ver su rayo pasar. Es un recordatorio de que el agujero negro de nuestra galaxia no es un telón de fondo pasivo; su geometría forma activamente lo que somos capaces de medir desde aquí.

El caso teórico de que Sagittarius A* tenía que ser un agujero negro se construyó durante décadas sobre exactamente este tipo de evidencia orbital y de radio. El comité Nobel estuvo de acuerdo: en 2020, Reinhard Genzel y Andrea Ghez dividieron un cuarto de participación cada uno del premio Nobel de Física, honrados por establecer que el objeto en el centro de nuestra galaxia era demasiado compacto para ser nada más que un agujero negro.

Dos años después, la teoría se encontró con la imagen. El 12 de mayo de 2022, la Colaboración del Telescopio Event Horizon lanzó la primera imagen de Sagittarius A*, un anillo brillante de luz curvado alrededor de un centro oscuro a aproximadamente 26.000 años luz de donde estamos parados. La humanidad solo había logrado esto una vez antes, capturando el agujero negro supermasivo dentro de la galaxia Messier 87 en 2019 — lo que hace que esta sea la primera imagen confirmada, no solo una prueba teórica, del objeto que se encuentra en el corazón de nuestra propia galaxia.

• NASA: Chandra Detects Record-Breaking Outburst from Milky Way's Black Hole
• ESO: Best View Yet of Dusty Cloud Passing Galactic Centre Black Hole
• ESO: Most Detailed Observations of Material Orbiting Close to a Black Hole
• Phys.org: Revealing the Black Hole at the Heart of the Galaxy
• Wikipedia: Sagittarius A*