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 será la primera en medir su rotación

Algo orbita el agujero negro central de la Vía Láctea tan rápido y tan cerca que la física de los objetos en rotación — no solo los masivos — finalmente se vuelve comprobable. S301, identificado por un equipo del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics utilizando el VLTI del European Southern Observatory, pasa a menos de 1.780 millones de kilómetros de Sagitario A* — una distancia comparable al espacio entre el Sol y Saturno. Lo hace a aproximadamente 25.000 km/s, o 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 separa a S301 de las otras estrellas rápidas cerca del centro galáctico no es solo la velocidad — es la consecuencia. A esa proximidad, la relatividad general de Einstein predice que el agujero negro en rotación arrastra el espacio-tiempo circundante, un efecto llamado arrastre de marco o efecto Lense-Thirring. Debido a que S301 pasa tan profundo en esta región, su órbita debería llevar huellas medibles de qué tan rápido está rotando Sagitario A*. Eso nunca ha sido alcanzable con ninguna estrella conocida.

“Con esta estrella esperamos medir, dentro de los próximos 10 años, el giro del agujero negro”, dijo Felix Mang, autor principal del estudio e investigador del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics. Actualmente no existe una medición directa de la rotación de Sagitario A*. S301 podría proporcionar una.

Una clase diferente de estrella S

Sagitario A* está rodeado por un cúmulo de estrellas de movimiento rápido llamadas estrellas S, catalogadas durante tres décadas y utilizadas para mapear la influencia gravitacional 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 le valió a Reinhard Genzel y Andrea Ghez el Premio Nobel de Física 2020. S2 alcanza aproximadamente 7.650 km/s en su punto más cercano, cerca del 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 del tiempo — y en su punto más cercano se mueve tres veces más rápido que S2 en su propio pericentro. Más al punto, pasa aproximadamente a 12 unidades astronómicas de Sagitario A*, alrededor de ocho veces más cerca que cualquier estrella S conocida anteriormente. A esa distancia, los efectos relativistas generales no solo existen; se acumulan en la órbita a un ritmo que los instrumentos en Paranal pueden rastrear año tras año.

El descubrimiento se realizó utilizando GRAVITY+, una actualización de próxima 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 y oscurecido cúmulo estelar alrededor del centro galáctico. Al rastrear la posición de S301 durante múltiples épocas de observación, el equipo reconstruyó su órbita completa con suficiente precisión para establecer la distancia del pericentro y la velocidad máxima.

Por qué importa el giro

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 el giro. Según la solución de Kerr de las ecuaciones de campo de Einstein, un agujero negro en rotación lleva momento angular, y esa rotación da forma a la geometría del espacio-tiempo a su alrededor de maneras que van más allá de lo que produce la masa por sí sola.

La rapidez con que rota Sagitario A*, y en qué dirección, gobierna la estructura de su horizonte de sucesos y las órbitas de cualquier cosa cercana. Las estimaciones actuales de métodos indirectos — modelado de la emisión del disco de acreción observado en la imagen de 2022 del Event Horizon Telescope — sugieren que probablemente gira a una velocidad moderada, pero las incertidumbres siguen siendo lo suficientemente grandes como para cubrir gran parte del rango permitido. Una medición de la precesión orbital de S301 sería la primera determinación directa.

El efecto Lense-Thirring hace que el plano de la órbita de una estrella alrededor de un cuerpo en rotación preceda — gire lentamente — a una velocidad que escala con el parámetro de giro 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 varios límites importantes. La órbita de S301 — su velocidad, período y distancia del 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 pases más alrededor de Sagitario A*.

El centro galáctico también es ruidoso en términos ambientales según los estándares astrofísicos. La distribución de estrellas, gas y materia oscura en la región genera perturbaciones gravitacionales newtonianas que pueden desplazar una órbita de maneras que imitan la precesión relativista. Extraer la señal Lense-Thirring requiere modelar y restar estas contribuciones, lo que añade complejidad e incertidumbre a la eventual medición.

Finalmente, el descubrimiento de S301 es en sí mismo un incentivo para buscar con más cuidado. El cúmulo estelar interno alrededor de Sagitario A* está fuertemente oscurecido por polvo, y GRAVITY+ solo puede llegar hasta cierto punto. Permanece la posibilidad de que haya estrellas adicionales orbitando aún más cerca, con firmas orbitales que contengan huellas 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 Very Large Telescope Interferometer 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 rastrear pequeños cambios de posición durante varios años, el equipo reconstruyó la órbita completa de S301.

¿Qué es el arrastre de marco y por qué importa? Una masa en rotación arrastra el tejido del espacio-tiempo a su alrededor — cuanto más rápido el giro, más fuerte 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 desde una órbita estelar da 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 punto de 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 especialmente sensible al arrastre de marco.

¿Esto cambiará lo que sabemos sobre el agujero negro de la Vía Láctea? Actualmente, el giro de Sagitario A* no está determinado por medición directa. Determinarlo completaría la descripción física básica del agujero negro central de nuestra galaxia y abriría pruebas de la relatividad general en un entorno de campo fuerte y rotación que las órbitas estelares no han alcanzado previamente.

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

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