En el verano de 2018 se publicó en Astronomy & Astrophysics la primera medida del desplazamiento al rojo gravitacional en la estrella S2 (S0-2) alrededor de Sagitario A* (LCMF, 02 ago 2018). La colaboración GRAVITY, liderada por Frank Eisenhauer y Reinhard Genzel (MPI), se adelantó al grupo de Andrea Ghez (UCLA), quienes ahora la publican en Science. El nuevo resultado es ϒ = 0.88 ± 0.17, que confirma la medida de GRAVITY de ϒ = 0.90 ± 0.17. La relatividad general predice ϒ = 1, luego el nuevo resultado excluye a 5 sigmas la predicción newtoniana (ϒ = 0); como ya hizo la de GRAVITY. Cuando dos grupos de investigación compiten entre sí, la ciencia avanza cuando sus resultados casi coinciden. Por cierto, Ghez y Genzel obtuvieron el Premio Crafoord en Astronomía 2012 (Real Academia Sueca de Ciencias).
El grupo de Ghez (Universidad de California, Los Angeles, EE UU) ha realizado una medida independiente al de Eisenhauer y Genzel (Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, Garching, Alemania). Se han añadido tres meses adicionales de toma de datos. Se han usado tres espectroscopios diferentes para eliminar el sesgo instrumental. Se ha mejorado el análisis estadístico de posibles efectos sistemáticos. Y con todo ello el grupo de Ghez ha logrado un confianza estadística en la medida similar a la de GRAVITY. Eso sí, Ghez publica en Science la segunda medida, cuando Eisenhauer y Genzel publicaron la primera en Astronomy & Astrophysics. Un buen ejemplo de la diferencia de estilo entre los estadounidenses y los europeos a la hora de publicar.
Por cierto, que no te confunda el nombre de la estrella, S0-2 para Ghez y S2 para Genzel, se trata de la misma estrella. El nuevo artículo es Tuan Do, Aurelien Hees, Andrea Ghez, …, «Relativistic redshift of the star S0-2 orbiting the Galactic center supermassive black hole,» Science (16 Aug 2019), doi: 10.1126/science.aav8137; el anterior artículo fue GRAVITY Collaboration, «Detection of the gravitational redshift in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole,» Astronomy & Astrophysics 615: L15 (Jul 2018), doi: 10.1051/0004-6361/201833718.
La teoría de la relatividad de Einstein predice el desplazamiento al rojo gravitacional z de la luz emitida cerca de un campo gravitacional. El 19 de mayo de 2018 la estrella S2 alcanzó el periastro de su órbita alrededor del agujero negro supermasivo Sagitario A* en el centro de la Vía Láctea. Una oportunidad única para medir su desplazamiento al rojo gravitacional z hasta alcanzar más de 5 sigmas. Desde hace casi 30 años se estudia la órbita de la estrella S2 alrededor del agujero negro supermasivo de cuatro millones de masas solares en el centro de nuestra galaxia. Su periodo orbital es de 16.0518 años y la excentricidad de su órbita es 0.88466 ± 0.00018. En su periastro se encuentra a solo 120 UA ≈ 1400 radios de Schwarzschild de Sgr A*, alcanzando una velocidad de un 2.7% de la velocidad de la luz en el vacío.
El grupo de Ghez ha observado la estrella S2 entre marzo y septiembre de 2018 obteniendo 11 nuevas medidas astrométricas. Estas medidas se han combinado con 34 medidas previas entre 1995 y 2017, muchas de las cuales se han derivado de nuevo usando las 45 medidas totales; así se han reducido los residuos. Además, se han usado 115 medidas de la velocidad radial. Con todas estas medidas se han obtenido una estimación muy precisa de la órbita de la estrella S2 que ha permitido medir el desplazamiento al rojo gravitacional. No se han observado desviaciones significativas respecto a la predicción de la teoría de la relatividad general.
Por cierto, la órbita de S2 permite estimar la masa de Sgr A* como (3.964 ± 0.047 ± 0.026) × 106 M☉ (masas solares) y su distancia hasta el Sol que se estima en 7946 ± 50 ± 32 pc (pársecs); ambas medidas al 68% CL, siendo la primera incertidumbre de origen estadístico y la segunda de origen sistemático. Por cierto, el artículo también presenta estas estimaciones sin asumir la relatividad general, siendo el resultado muy similar, pero un poco más impreciso.
En resumen, la ciencia avanza más rápido gracias a la competencia entre grupos que analizan el mismo problema con instrumentos y técnicas de análisis diferentes. A veces llama más la atención del público general y los medios cuando los resultados están conflicto entre sí. Sin embargo, desde un punto de vista científico, solo se adquiere conocimiento en firme cuando dichos resultados coinciden. Como en este caso. Ahora sabemos un poco más sobre Sgr A*.
La entrada Nueva medida del desplazamiento al rojo gravitacional en la estrella S2 de Sagitario A* fue escrita en La Ciencia de la Mula Francis.
☛ El artículo completo original de Francisco R. Villatoro lo puedes ver aquí.
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