Lente gravitacional de anillo de Einstein: SDSS J163028.15 + 452036.2. Crédito de la imagen: Hubble. Click para agrandar
Cuando Albert Einstein desarrolló su teoría de la relatividad general hace casi un siglo, propuso que el campo gravitacional de los objetos masivos podría deformar dramáticamente el espacio y desviar la luz.
La ilusión óptica creada por este efecto se llama lente gravitacional. Es equivalente a la naturaleza de tener una lente de aumento gigante en el espacio que distorsiona y amplifica la luz de los objetos más distantes. Einstein describió la lente gravitacional en un artículo publicado en 1936. Pero pensó que el efecto era inobservable porque las distorsiones ópticas producidas por el espacio de deformación de las estrellas en primer plano serían demasiado pequeñas para ser medibles por los telescopios más grandes de su tiempo.
Ahora, casi un siglo después, los astrónomos han combinado dos poderosos recursos astronómicos, el Sloan Digital Sky Survey (SDSS) y el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, para identificar 19 nuevas galaxias con "lentes gravitacionales", que se suman significativamente a las aproximadamente 100 lentes gravitacionales previamente conocidas. Entre estos 19, han encontrado ocho nuevos llamados "anillos de Einstein", que son quizás la manifestación más elegante del fenómeno de la lente. Solo tres de estos anillos habían sido vistos previamente en luz visible.
En la lente gravitacional, la luz de las galaxias distantes puede desviarse en su camino hacia la Tierra por el campo gravitacional de cualquier objeto masivo que se encuentre en el camino. Debido a esto, vemos la galaxia distorsionada en un arco o múltiples imágenes separadas. Cuando ambas galaxias están exactamente alineadas, la luz forma un patrón de ojo de buey, llamado anillo de Einstein, alrededor de la galaxia en primer plano.
Las lentes recién descubiertas provienen de un proyecto en curso llamado Sloan Lens ACS Survey (SLACS). Un equipo de astrónomos, dirigido por Adam Bolton del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica en Cambridge, Massachusetts, y Leon Koopmans del Instituto Astronómico Kapteyn en los Países Bajos, seleccionó las lentes candidatas entre varios cientos de miles de espectros ópticos de galaxias elípticas en el Sloan Digital Sky Survey. Luego usaron los ojos agudos de la Cámara avanzada para encuestas de Hubble para hacer la confirmación.
"La escala masiva del SDSS, junto con la calidad de imagen del telescopio Hubble, ha abierto esta oportunidad sin precedentes para el descubrimiento de nuevas lentes gravitacionales", explicó Bolton. "Hemos logrado identificar una de cada 1,000 galaxias que muestran estos signos de lentes gravitacionales de otra galaxia".
El equipo de SLACS escaneó los espectros de aproximadamente 200,000 galaxias de 2 a 4 mil millones de años luz de distancia. El equipo estaba buscando evidencia clara de emisión de galaxias dos veces más lejos de la Tierra y directamente detrás de las galaxias más cercanas. Luego utilizaron la Cámara avanzada de Hubble para encuestas para tomar imágenes de 28 de estas galaxias de lentes candidatas. Al estudiar los arcos y anillos producidos por 19 de estos candidatos, los astrónomos pueden medir con precisión la masa de las galaxias en primer plano.
Además de producir formas extrañas, la lente gravitacional ofrece a los astrónomos la investigación más directa de la distribución de la materia oscura en galaxias elípticas. La materia oscura es una forma de materia invisible y exótica que aún no se ha observado directamente. Los astrónomos infieren su existencia midiendo su influencia gravitacional. La materia oscura está presente en las galaxias y constituye la mayor parte de la masa total del universo. Al buscar materia oscura en las galaxias, los astrónomos esperan obtener una idea de la formación de galaxias, que debe haber comenzado alrededor de concentraciones irregulares de materia oscura en el universo primitivo.
"Nuestros resultados indican que, en promedio, estas" galaxias de lentes elípticas "tienen la misma estructura especial de densidad de masa que la observada en las galaxias espirales", continuó Bolton. "Esto corresponde a un aumento en la proporción de materia oscura en relación con las estrellas a medida que uno se aleja del centro de la galaxia de la lente y entra en sus alrededores más débiles. Y dado que estas gelaxias de lentes son relativamente brillantes, podemos solidificar este resultado con más observaciones espectroscópicas en tierra de los movimientos estelares en las lentes ”.
"Ser capaz de estudiar estas y otras lentes gravitacionales desde hace varios miles de millones de años nos permite ver directamente si la distribución de la masa oscura [invisible] y visible cambia con el tiempo cósmico", agregó el Dr. Koopmans. "Con esta información, podemos probar la idea común de que las galaxias se forman a partir de colisiones y fusiones de galaxias más pequeñas".
El Sloan Digital Sky Survey, del cual se seleccionó la muestra de lente candidato SLACS, se inició en 1998 con un telescopio terrestre personalizado para medir los colores y el brillo de más de 100 millones de objetos en una cuarta parte del cielo y el mapa. las distancias a un millón de galaxias y cuásares. "Este tipo de estudio de lentes gravitacionales no era un objetivo original del SDSS, pero fue posible gracias a la excelente calidad de los datos del SDSS", dijo Scott Burles, del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge, Massachusetts, miembro del equipo SLACS. y uno de los creadores del SDSS.
"Una ventaja adicional del gran tamaño de la base de datos SDSS es que podemos diseñar nuestros criterios de búsqueda para encontrar los lentes más adecuados para objetivos científicos específicos", dijo el miembro del equipo SLACS Tommaso Treu de la Universidad de California, Santa Bárbara. . “Mientras que hasta ahora hemos seleccionado las galaxias más grandes como nuestros objetivos, en las próximas etapas de la encuesta apuntamos a galaxias de lentes más pequeñas. Se han sugerido que la estructura de las galaxias cambia con el tamaño de la galaxia. Al identificar estos objetos raros "bajo demanda", pronto podremos probar por primera vez si esto es cierto ".
Leonidas Moustakas, miembro del equipo de SLACS, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y del Instituto de Tecnología de California en Pasadena, California: “Estos anillos de Einstein también brindan una vista ampliada sin igual de las galaxias con lentes, lo que nos permite estudiar las estrellas y los historiales de formación de estas galaxias distantes ".
La Encuesta SLACS continúa, y hasta ahora el equipo ha utilizado el Hubble para estudiar casi 50 de sus galaxias de lentes candidatas. Se espera que el total final sea más de 100, con muchos más lentes nuevos entre ellos. Los resultados iniciales de la encuesta aparecerán en la edición de febrero de 2006 de Astrophysical Journal y en otros dos documentos que se han enviado a esa revista.
Fuente original: Comunicado de prensa de Hubblesite
