How did scientists find a star this close to the galactic centre?

The ESO's GRAVITY+ interferometer combines light from four 8-metre telescopes at Paranal, giving enough resolution to distinguish individual stars near Sagittarius A*. Tracking S301's position over multiple years allowed the team to reconstruct its full orbit.

What is frame-dragging and why does it matter for S301?

A rotating mass drags spacetime around itself — the stronger the spin, the more pronounced the effect. S301 orbits close enough that this drag should visibly alter its orbital precession over years, giving a direct measurement of Sagittarius A*'s angular momentum.

How does S301 compare to other S stars near Sgr A*?

The best-studied S star, S2, reaches a closest approach of about 100 astronomical units every 16 years at around 7,650 km/s. S301 passes eight times closer, completes an orbit in 8.7 years, and moves at 25,000 km/s — three times faster at pericenter.

When will scientists actually measure the spin of Sagittarius A*?

The lead author estimates a 10-year window. The frame-dragging precession of S301's orbital plane needs to accumulate across several orbital periods before it becomes detectable with GRAVITY+. The measurement is a future result, not yet achieved.

S301 orbita Sagitario A* al 8% de la luz y medirá, por primera vez, su rotación

Algo está orbitando el agujero negro central de la Vía Láctea tan rápido y tan cerca que la física de objetos en rotación —no solo de objetos masivos— se vuelve por fin comprobable. S301, identificado por un equipo del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre mediante el VLTI del Observatorio Europeo Austral, pasa a menos de 1,78 mil millones de kilómetros de Sagitario A* —una distancia comparable al espacio entre el Sol y Saturno. Lo hace a unos 25.000 km/s, es decir, el 8% de la velocidad de la luz. Ninguna otra estrella rastreada en esta región de la galaxia se ha movido tan rápido ni se ha acercado tanto.

Lo que distingue a S301 de las demás estrellas rápidas cerca del centro galáctico no es solo la velocidad, sino la consecuencia. A esa proximidad, la relatividad general de Einstein predice que el agujero negro en rotación arrastra el espacio-tiempo circundante consigo, un efecto llamado arrastre de marco o efecto Lense-Thirring. Dado que S301 penetra tan profundamente en esta región, su órbita debería portar huellas mensurables de la velocidad de rotación de Sagitario A*. Eso nunca se ha logrado con ninguna estrella conocida.

«Con esta estrella esperamos medir, en los próximos diez años, la rotación del agujero negro», afirmó Felix Mang, autor principal del estudio e investigador del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre. Actualmente no existe ninguna medición directa de la rotación de Sagitario A*. S301 podría proporcionarla.

Una clase diferente de estrella S

Sagitario A* está rodeado por un cúmulo de estrellas rápidas llamadas estrellas S, catalogadas durante tres décadas y utilizadas para cartografiar la influencia gravitatoria del agujero negro. La más conocida, S2, proporcionó la primera evidencia directa de que Sagitario A* tiene una masa de cuatro millones de masas solares —trabajo que valió a Reinhard Genzel y Andrea Ghez el Premio Nobel de Física en 2020. S2 alcanza unos 7.650 km/s en su máximo acercamiento, aproximadamente el 2,5% de la velocidad de la luz, en una órbita de 16 años.

S301 completa una órbita completa en 8,7 años —menos de la mitad de tiempo— y en su máximo acercamiento se mueve tres veces más rápido que S2 en su propio pericentro. Más importante aún, pasa aproximadamente a 12 unidades astronómicas de Sagitario A*, unas ocho veces más cerca que cualquier otra estrella S conocida hasta ahora. A esa distancia, los efectos relativistas generales no solo existen; se acumulan en la órbita a un ritmo que los instrumentos de Paranal pueden seguir año tras año.

El descubrimiento se realizó con GRAVITY+, una mejora de nueva generación del interferómetro GRAVITY original en el Observatorio Paranal de ESO en Chile. GRAVITY+ combina la luz de cuatro telescopios de 8,2 metros para alcanzar la resolución angular necesaria para resolver estrellas individuales dentro del denso cúmulo estelar oscurecido por polvo alrededor del centro galáctico. Al seguir la posición de S301 durante múltiples épocas de observación, el equipo reconstruyó su órbita completa con la suficiente precisión para establecer la distancia al pericentro y la velocidad máxima.

Por qué importa la rotación

La masa de Sagitario A* se conoce desde hace años. Pero la masa es solo una de las dos propiedades fundamentales que puede tener un agujero negro, junto con la carga eléctrica —que se espera que los agujeros negros astrofísicos pierdan rápidamente en entornos reales. La propiedad restante es la rotación. Según la solución de Kerr de las ecuaciones de campo de Einstein, un agujero negro en rotación posee momento angular, y esa rotación moldea la geometría del espacio-tiempo a su alrededor de maneras que van más allá de lo que produce la masa por sí sola.

La velocidad de rotación de Sagitario A*, y su dirección, gobiernan la estructura de su horizonte de sucesos y las órbitas de cualquier objeto cercano. Las estimaciones actuales a partir de métodos indirectos —modelado de la emisión del disco de acreción observada en la imagen de 2022 del Telescopio del Horizonte de Sucesos— sugieren que probablemente gira a un ritmo moderado, pero las incertidumbres siguen siendo lo suficientemente grandes como para cubrir gran parte del rango permitido. Una medición a partir de la precesión orbital de S301 sería la primera determinación directa.

El efecto Lense-Thirring provoca que el plano de la órbita de una estrella alrededor de un cuerpo en rotación precese —gire lentamente— a un ritmo que escala con el parámetro de rotación del agujero negro. Para S301, el equipo calcula que esta precesión se acumulará hasta un nivel detectable en los próximos años de observación con GRAVITY+.

Lo que los datos aún no resuelven

Se aplican varias limitaciones importantes. La órbita de S301 —su velocidad, período y distancia al pericentro— está ahora bien establecida. La precesión por arrastre de marco aún no se ha detectado; es una medición futura que requiere observar la estrella durante varios pasos más alrededor de Sagitario A*.

El centro galáctico también es ruidoso desde el punto de vista astrofísico. La distribución de estrellas, gas y materia oscura en la región genera perturbaciones gravitatorias newtonianas que pueden desplazar una órbita de manera que imite la precesión relativista. Extraer la señal Lense-Thirring requiere modelar y restar estas contribuciones, lo que añade complejidad e incertidumbre a la medición final.

Finalmente, el descubrimiento de S301 es en sí mismo un incentivo para buscar con más cuidado. El cúmulo estelar interior alrededor de Sagitario A* está muy oscurecido por polvo, y GRAVITY+ solo puede sondear hasta cierto punto. Subsiste la posibilidad de que haya estrellas adicionales que orbiten aún más cerca, con señales orbitales que contengan improntas relativistas más fuertes o diferentes.

Preguntas frecuentes sobre S301 y Sagitario A*

¿Cómo encontraron los científicos una estrella tan cerca del centro galáctico? El instrumento GRAVITY+ del Interferómetro del Very Large Telescope combina la luz de cuatro telescopios de 8 metros para lograr la resolución necesaria para resolver estrellas individuales en el denso cúmulo alrededor de Sagitario A*. Al seguir diminutos desplazamientos de posición durante varios años, el equipo reconstruyó la órbita completa de S301.

¿Qué es el arrastre de marco y por qué es importante? Una masa en rotación arrastra el tejido del espacio-tiempo a su alrededor —cuanto más rápido gira, mayor es el arrastre. Cerca de un agujero negro en rotación, esto altera las trayectorias orbitales de los objetos cercanos de una manera que depende tanto de la magnitud como de la dirección de la rotación. Medirlo a partir de una órbita estelar proporciona una lectura directa del momento angular del agujero negro —algo que ningún otro método actual ha logrado para Sagitario A*.

¿Cómo se compara S301 con otras estrellas S cerca de Sgr A*? S2, la estrella S más estudiada, alcanza un máximo acercamiento de aproximadamente 100 unidades astronómicas en un ciclo de 16 años. S301 se acerca ocho veces más, en 8,7 años, a tres veces la velocidad del pericentro. Esa combinación de proximidad y período corto la hace excepcionalmente sensible al arrastre de marco.

¿Cambiará esto lo que sabemos sobre el agujero negro de la Vía Láctea? La rotación de Sagitario A* actualmente no está restringida por medición directa. Determinarla completaría la descripción física básica del agujero negro central de nuestra galaxia y abriría pruebas de la relatividad general en un entorno rotatorio de campo fuerte al que las órbitas estelares no han llegado antes.

Las observaciones con GRAVITY+ continuarán durante múltiples períodos orbitales de S301. El equipo espera que la precesión por arrastre de marco alcance niveles detectables en aproximadamente una década —un plazo lo suficientemente corto como para que los mismos instrumentos y equipo que descubrieron S301 probablemente realicen ellos mismos la medición de la rotación.

Referencia: Mang et al., «S301: a new S star orbiting close to Sagittarius A*», Nature, 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-10894-w

Etiquetas: black holes, Eso, Sagittarius A*, astronomy, frame-dragging, S301