Lentes gravitatorias

Una de las consecuencias importantes de la gravitación de Einstein sobre la luz es que las masas pueden alterar la dirección de la luz y causar efectos como los de las lentes. Esto es un concepto que parece paradóxico, difícil de creer y ver debido a que en nuestro entorno no es algo que suceda. Además sabemos que los rayos de luz van en línea recta.

Pero si miramos al cielo de noche, podemos ver que esto es posible y que ayuda a los científicos a entender mejor las partes más lejanas del Universo.

Ante todo debemos entender que hablamos de fenómenos que se producen a unas escaleras inmensas y que lo vemos desde una distancia enorme. La teoría relativista de la gravedad nos dice que una masa tiene asociado un campo gravitatorio y este campo gravitatorio es capaz de atraer la luz, o que el pozo gravitatorio creado deforma el espacio haciendo que la luz sigue una trayectoria curvada.

El efecto visual de esto es que la posición del objeto del que nos llega la luz y pasa por una zona con un campo gravitatorio intenso, no se encuentra en la posición aparente porque su luz ha sido desviada.

Pero, ¿cómo poder saber que la luz que nos llega ha sido desviada? Bien, hay ocasiones en las que tenemos, desde nuestra posición, los objetos alineados de modo que entre la fuente y nosotros hay un objeto muy masivo que puede ser una galaxia. La luz que debería divergir desde la fuente, al pasar cerca de la galaxia intermedia, converge de nuevo, haciendo que se produzcan más de una imagen del objeto original.

Es decir, que si podemos encontrar un objeto duplicado o deformado a cada lado de un objeto masivo, será a consecuencia del efecto de la lente gravitatoria.

Que la luz pueda desviarse de su trayectoria recta es curioso y extraño, pero lo que realmente ocurre es mucho más extraño. De hecho, los rayos de luz siguen la trayectoria más recta posible porque es el propio espacio el que está deformado por la acción de la gravedad.

Tony Phillips, en la web de la American Mathematical Society, ilustra este fenómeno de la siguiente manera: imagina un cono de papel que representa el espacio en dos dimensiones e imagina a criaturas de dos dimensiones sobre el papel. Si abrimos y extendemos el cono sobre una superficie y hacemos una línea que lo cruce, entenderemos que es una recta. Pero si doblamos el espacio, desde fuera la línea se ve con una curva, aunque los habitantes no se dan cuenta.

Y aquí tenemos las imágenes que nos muestran cómo la luz que nos llega de las galaxias más lejanas se deforma y crea arcos que son imágenes duplicadas o triplicadas de un mismo objeto.

Una de las más estudiadas corresponde al cúmulo de galaxias Abell 1689 que se encuentra a 2.000 millones de años luz. …es tan masivo que nos hace de lento ante las galaxias que hay en el fondo permitiéndonos ver, deformadas, las que se calcula que están a 13.000 millones de años luz. Esto es ver las galaxias que se formaron 700 millones años después del Big Bang!!

En los casos en que el objeto magnificante y el de fondo se encuentran perfectamente alineados, el efecto es una deformación en forma de anillo que envuelve el objeto más cercano.

La Cruz de Einstein es uno de los mejores ejemplos de lentes gravitacionales donde se pueden ver múltiples imágenes, cuatro, de un cuásar provocado por una galaxia cercana (PGC69457)

El telescopio Hubble, con su capacidad de hacer imágenes de gran detalle de los objetos más lejanos posible, capturó la imagen del siglo entre las de lentes gravitatorias.

Se trata de un anillo de Einstein completo en un 80% lo que significa que la alineación entre el magnificador y la galaxia de fondo es casi perfecta.

Si el tamaño del anillo te hace pensar, puede ser lo que quieras saber es: si esto es una imagen ampliada de la galaxia de fondo, entonces, ¿cómo es la galaxia de fondo?

Bien la respuesta podría ser la galaxia señalada en la siguiente imagen.