S301, la estrella extrema que desafía los límites de la relatividad cerca de Sagitario A*

Una estrella extremadamente tenue acaba de convertirse en la mejor candidata para estudiar de cerca el agujero negro supermasivo que ocupa el centro de la Vía Láctea. S301 orbita Sagitario A* —también llamado Sgr A*— en una trayectoria récord: es la órbita conocida más corta, más cercana y más rápida entre las estrellas que rodean al agujero negro.

Una órbita casi como una aguja

S301 es una estrella de la secuencia principal con una magnitud aproximada de 19,3 en la banda K, por lo que resulta muy difícil de distinguir en el brillante y abarrotado centro galáctico. Su órbita tiene un periodo de 8,7 años y una excentricidad de entre 0,982 y 0,983: en otras palabras, es una elipse extraordinariamente estrecha y alargada.

La estrella pasa la mayor parte del tiempo lejos de Sagitario A*, pero en el periastro —el punto de máxima aproximación— atraviesa rápidamente la región de gravedad intensa. Allí puede alcanzar unos 25.000 kilómetros por segundo, más del 8 % de la velocidad de la luz, lo que la convierte en la estrella conocida más rápida de la Vía Láctea.

En ese punto se acerca a unos 280 radios gravitacionales del agujero negro, o algo más de 12 unidades astronómicas. La distancia es comparable a la que separa el Sol de Saturno. También es aproximadamente diez veces menor que la distancia mínima alcanzada por S2, la estrella que hasta ahora había servido como principal referencia para estudiar los efectos relativistas alrededor de Sgr A*.

Cómo fue detectada y confirmada

El equipo identificó S301 con GRAVITY, un interferómetro de infrarrojo cercano instalado en el Interferómetro del Very Large Telescope (VLTI) del Observatorio Europeo Austral, en Chile. La sensibilidad del instrumento permitió aislar la señal de una estrella muy débil en uno de los campos de observación más congestionados y luminosos de la astronomía.

Los investigadores siguieron la posición aparente de S301 en datos de GRAVITY obtenidos entre 2023 y 2025. Con esas mediciones calcularon una órbita preliminar y después utilizaron el modelo para predecir dónde debía encontrarse la estrella en observaciones de archivo de 2021 y 2017. El hecho de recuperarla en esas imágenes anteriores reforzó la conclusión de que la fuente tenue se mueve en la órbita propuesta.

Por ahora, la espectroscopia no ha proporcionado una velocidad radial directa de S301. Por eso, la solución orbital actual se apoya sobre todo en mediciones astrométricas —la posición precisa de la estrella en el cielo—. La espectroscopia de futuros telescopios extremadamente grandes debería ayudar a completar y mejorar la reconstrucción tridimensional de su movimiento.

Por qué su trayectoria puede revelar el giro del agujero negro

La relatividad general predice que un agujero negro en rotación arrastra ligeramente el espacio-tiempo que lo rodea. Este fenómeno, conocido como arrastre de referencia o efecto Lense–Thirring, puede hacer que el plano orbital y el nodo de una estrella cercana se desplacen lentamente, un movimiento llamado precesión nodal.

S301 se aproxima lo suficiente a Sagitario A* como para que esa modificación de su órbita pueda ser detectable mediante interferometría infrarroja de alta precisión y futuras observaciones espectroscópicas. Si los astrónomos miden la precesión provocada por el arrastre de referencia, podrían estimar tanto la intensidad como la orientación del giro del agujero negro.

La medición ampliaría las pruebas realizadas con S2. En el caso de S2 ya se ha detectado la precesión de Schwarzschild, un efecto producido principalmente por la masa del agujero negro. S301 permitiría buscar además la firma de un agujero negro rotatorio descrito por la geometría de Kerr, una predicción central de la teoría de la relatividad general de Einstein.

Qué podría aportar el paso cercano de 2031

La próxima aproximación máxima de S301 está prevista alrededor de 2031. Un seguimiento intensivo de su posición y de su espectro antes, durante y después de ese periastro ofrecería la mejor oportunidad para separar los pequeños cambios relativistas de la trayectoria ordinaria de la estrella. En particular, podría hacer posible una medición directa del giro de Sagitario A* mediante la precesión de Lense–Thirring.

Pero hay que distinguir entre medir el giro y comprobar por completo la estructura del agujero negro. El momento cuadrupolar describe una contribución más sutil de la distribución de masa asociada a la rotación. Para S301, la señal cuadrupolar vinculada al giro se estima en apenas un 4 % del efecto de Lense–Thirring y se considera prácticamente despreciable para esta órbita.

Por ello, no hay base suficiente para afirmar que el paso de S301 en 2031 vaya a poner a prueba por sí solo el teorema sin pelo. Según ese teorema, un agujero negro astrofísico queda determinado esencialmente por su masa y su giro; su momento cuadrupolar debe adoptar el valor fijado por esas dos propiedades. Comprobarlo exigiría medir de forma independiente esa pequeña contribución, probablemente con estrellas aún más cercanas, varias órbitas adecuadas u otro método observacional.

S301 no resolverá por sí sola todos los misterios de Sagitario A*, pero sí ofrece algo que hasta ahora faltaba: un trazador estelar que se adentra lo suficiente en el campo gravitatorio del agujero negro como para convertir su movimiento en una nueva herramienta de precisión para poner a prueba la relatividad.