¿Por qué S301 es la estrella más rápida de la Vía Láctea y qué revela?

Hay una estrella corriendo alrededor del corazón oscuro de nuestra galaxia a una velocidad difícil incluso de imaginar: unos 25.000 kilómetros por segundo. Se llama S301 y acaba de convertirse en la estrella más rápida conocida de la Vía Láctea. En su momento de máxima velocidad recorre en un solo segundo una distancia equivalente a más de la mitad de la circunferencia terrestre. Y no, no se mueve así por casualidad.

S301 describe una órbita extremadamente excéntrica alrededor de Sagittarius A*, el agujero negro supermasivo situado en el centro de la Vía Láctea. Cuando alcanza el punto de máxima aproximación, la gravedad la acelera hasta superar el 8% de la velocidad de la luz. Allí pasa a unos 1.780 millones de kilómetros del agujero negro, aproximadamente 12 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. En términos astronómicos es casi rozarlo.

El hallazgo, publicado por la colaboración internacional GRAVITY+, tiene una importancia que va bastante más allá del récord de velocidad. La órbita de S301 pasa tan cerca del agujero negro que puede sufrir los efectos provocados por su rotación sobre el espacio-tiempo. Dicho de otro modo: esta pequeña estrella podría convertirse en una especie de sonda natural para estudiar Sagittarius A* y comprobar, en un régimen gravitatorio extremo, algunas de las predicciones más finas de Einstein.

S301 alcanza 25.000 kilómetros por segundo junto al agujero negro

Los 25.000 kilómetros por segundo necesitan una precisión importante: S301 no mantiene esa velocidad durante toda su órbita. La alcanza cuando pasa por el periastro, el punto de su trayectoria más cercano a Sagittarius A*. Según los ajustes orbitales publicados, el máximo podría situarse incluso alrededor de los 25.600 km/s dependiendo de la orientación considerada.

Es aproximadamente mil veces la velocidad orbital de la Tierra alrededor del Sol. Un avión comercial quedaría, por comparación, prácticamente parado: S301 puede desplazarse unas 100.000 veces más rápido.

También puede expresarse de otra manera. La luz viaja a casi 300.000 km/s; S301 llega a moverse a aproximadamente el 8,5% de esa velocidad. Sigue estando muy lejos del límite relativista absoluto, pero para una estrella completa es una cifra extraordinaria.

La responsable es la gravedad de Sagittarius A*, un objeto con una masa aproximada de 4,3 millones de soles concentrada en una región minúscula a escala galáctica. Cuanto más se aproxima la estrella, más energía cinética adquiere. Algo parecido a una piedra que acelera al caer hacia el suelo, solo que aquí el precipicio gravitatorio es un agujero negro supermasivo y las cifras dejan de resultar domésticas.

Una órbita de solo 8,7 años alrededor de Sagittarius A*

S301 tarda apenas 8,7 años en completar una vuelta alrededor del agujero negro. No describe, sin embargo, una circunferencia limpia. Su órbita es extremadamente alargada, con una excentricidad cercana a 0,98.

Ese detalle lo cambia todo.

Cuando está lejos de Sagittarius A*, su movimiento es mucho más lento; cuando regresa hacia el centro, cae nuevamente dentro de un campo gravitatorio brutal y acelera. En su aproximación máxima pasa a aproximadamente 1.780 millones de kilómetros del agujero negro, una distancia comparable, aunque algo mayor, a la que separa Saturno del Sol.

Para nosotros son casi dos mil millones de kilómetros. Para las dimensiones de un agujero negro de millones de masas solares, es el vecindario inmediato.

Los cálculos sitúan ese periastro aproximadamente entre 136 y 142 radios de Schwarzschild de Sagittarius A*, unas diez veces más cerca que S2, la estrella que durante años había sido una de las grandes protagonistas de los estudios relativistas del centro galáctico.

S2 ya permitió detectar efectos previstos por la relatividad general, entre ellos el corrimiento gravitacional al rojo y la precesión de su órbita. S301 lleva el experimento bastante más adentro. La gravedad se vuelve allí más extrema y los efectos relativistas, más pronunciados.

Su trayectoria no forma una elipse perfectamente cerrada

En la física de Newton, una estrella aislada alrededor de una masa central ideal podría repetir aproximadamente la misma elipse una y otra vez. Cerca de Sagittarius A*, la película cambia.

La relatividad general provoca una precesión del periastro: la orientación de la órbita va rotando después de cada vuelta. Para S301, el desplazamiento relativista calculado ronda los dos grados por órbita, un efecto considerable para este tipo de observaciones.

Es una de esas ocasiones en las que una aparente imperfección en el dibujo cuenta una historia enorme. La órbita no vuelve exactamente sobre sus propios pasos porque el espacio-tiempo alrededor del agujero negro tampoco se comporta como un escenario rígido e inmóvil.

Cómo encontraron una estrella casi escondida en el centro galáctico

S301 es extremadamente tenue. En el cielo aparece aproximadamente 2.000 millones de veces más débil que Betelgeuse, una dificultad considerable en una región ya de por sí abarrotada de estrellas, polvo y fuentes infrarrojas.

El equipo consiguió identificarla en 2023 utilizando GRAVITY, el instrumento instalado en el Very Large Telescope Interferometer del Observatorio Europeo Austral en Paranal, en el desierto chileno de Atacama. Después siguió su movimiento durante 2024 y 2025 y buscó hacia atrás en observaciones anteriores.

Así aparecieron rastros de S301 en datos obtenidos en 2017 y 2021. En total, los investigadores pudieron reconstruir una parte suficiente de su trayectoria para obtener una órbita consistente.

La técnica tiene bastante de ingeniería extrema. El interferómetro combina la luz recogida por cuatro telescopios de ocho metros para trabajar, en la práctica, como un gigantesco telescopio virtual. El resultado es una capacidad de resolución muy superior a la que tendría cada instrumento funcionando por separado.

Eso permite distinguir movimientos minúsculos en una zona situada a unos 27.000 años luz de la Tierra, justo en dirección al centro de la galaxia.

Hay todavía una limitación relevante. S301 es tan débil que los investigadores no han podido obtener por ahora una medición espectroscópica suficientemente clara de su velocidad radial, es decir, del componente de su movimiento hacia nosotros o alejándose de nosotros. La órbita se ha reconstruido principalmente mediante astrometría de enorme precisión.

Una estrella bastante corriente metida en un lugar nada corriente

S301 tampoco parece ser un monstruo estelar. Por su brillo, los investigadores consideran que probablemente es una estrella de la secuencia principal, posiblemente de tipo espectral F temprano, con una masa de entre aproximadamente 1,1 y 1,5 veces la del Sol.

Ahí reside parte de la gracia del descubrimiento. Una estrella relativamente normal está recorriendo una de las órbitas más extremas que conocemos.

Su tamaño compacto también explica que pueda sobrevivir. Una gigante, mucho más hinchada, tendría serios problemas al acercarse tanto al agujero negro: las fuerzas de marea podrían arrancarle parte de sus capas externas. S301 pasa suficientemente lejos para que una estrella de la secuencia principal permanezca intacta.

S301 podría revelar cómo gira el agujero negro de la Vía Láctea

El verdadero premio científico no está en el velocímetro. Está en la órbita.

Según la relatividad general, un agujero negro que gira no solo curva el espacio-tiempo por su masa. Su rotación también arrastra ligeramente el espacio-tiempo alrededor de él, un fenómeno asociado al efecto Lense-Thirring. Es como si el agujero negro removiera lentamente el tejido geométrico que lo rodea.

Ese arrastre puede modificar la orientación de las órbitas cercanas. El problema es que el efecto resulta diminuto y, con las estrellas conocidas hasta ahora, podría exigir décadas de observaciones para separarlo con claridad de otras perturbaciones.

S301 cambia las perspectivas porque pasa mucho más cerca.

Los astrónomos esperan que el seguimiento de su trayectoria permita medir durante la próxima década el espín de Sagittarius A*, es decir, cuánto gira el agujero negro y cómo está orientado su eje de rotación.

El siguiente paso de S301 por las inmediaciones del agujero negro está previsto para 2031. Esa aproximación será especialmente valiosa. Con una segunda órbita completa bien observada, los científicos podrán comparar pequeñas desviaciones acumuladas y buscar la firma producida por la rotación de Sagittarius A*.

No significa que el giro del agujero negro ya haya sido medido gracias a S301. Todavía no. Esa distinción importa. La estrella ofrece una oportunidad excepcional para hacerlo, y los modelos indican que su trayectoria es suficientemente sensible al efecto, pero harán falta más observaciones.

Un laboratorio para poner a prueba a Einstein

Medir directamente la rotación de Sagittarius A* a través del movimiento de una estrella tendría consecuencias importantes para la física gravitatoria.

La teoría general de la relatividad ha superado durante más de un siglo pruebas cada vez más exigentes. Sin embargo, los alrededores inmediatos de un agujero negro representan uno de los lugares donde sus predicciones pueden comprobarse bajo condiciones imposibles de reproducir en la Tierra.

S301 actúa ahí como un pequeño reloj gravitatorio. Su posición, su velocidad y la lenta deformación de su trayectoria contienen información sobre el espacio-tiempo que atraviesa.

Las futuras observaciones con GRAVITY+ y con instrumentos del Extremely Large Telescope, el gigantesco telescopio que ESO construye en Chile, deberían elevar todavía más la precisión. Los modelos apuntan a que durante la próxima década podría llegar a restringirse tanto la velocidad de rotación como la orientación del agujero negro.

También ayudaría a comprender mejor qué hay alrededor de Sagittarius A*: estrellas débiles, restos estelares y otras masas oscuras pueden perturbar ligeramente las órbitas, añadiendo ruido a la señal relativista.

La física, como suele ocurrir, no entrega sus secretos envueltos para regalo.

El extraño origen de la estrella más veloz de nuestra galaxia

Queda otra cuestión llamativa: cómo acabó S301 encerrada en semejante órbita.

Las estrellas difícilmente pueden formarse en condiciones tan extremas, tan cerca de un agujero negro supermasivo. La explicación que encaja mejor con los datos apunta al llamado mecanismo de Hills.

S301 habría pertenecido originalmente a un sistema binario muy compacto. Cuando las dos estrellas se acercaron demasiado a Sagittarius A*, las enormes fuerzas de marea del agujero negro rompieron la pareja. Una quedó capturada —S301— y la otra salió despedida a enorme velocidad.

Es una especie de tirachinas cósmico. Una estrella pierde la libertad y queda condenada a dar vueltas alrededor del agujero negro; su antigua compañera puede convertirse en una estrella hiperveloz, incluso con energía suficiente para escapar de la propia Vía Láctea.

La enorme excentricidad de S301 encaja con ese escenario. Su órbita actual podría ser, por tanto, el fósil dinámico de aquel encuentro violento ocurrido mucho tiempo atrás.

Y probablemente no esté sola. Los cálculos sugieren que podría existir una población de estrellas pequeñas y débiles atrapadas en órbitas similares alrededor de Sagittarius A*, invisibles hasta hace poco simplemente porque nuestros instrumentos no tenían ojos suficientemente finos para encontrarlas.

Una estrella pequeña frente a una gravedad descomunal

El récord de S301 —25.000 kilómetros por segundo— es lo más fácil de contar, pero quizá sea lo menos importante del descubrimiento. La auténtica noticia está en dónde corre y en lo que su trayectoria puede revelar.

Cada 8,7 años, esta estrella vuelve a internarse en las proximidades de Sagittarius A*, atraviesa una región donde la geometría del espacio-tiempo se retuerce y sale disparada de nuevo hacia el exterior. Sobrevive. Regresa. Y repite.

Su próxima gran cita llegará en 2031. Mientras S301 complete otra vuelta, los astrónomos medirán desviaciones diminutas en una órbita de miles de millones de kilómetros. Si logran aislar la huella del giro de Sagittarius A*, una estrella que apenas supera la masa del Sol habrá permitido medir uno de los movimientos más esquivos del agujero negro del centro de nuestra galaxia.