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La lente gravitacional

 

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Una estrella de neutrones
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La relatividad restringida
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Los agujeros negros
Un agujero negro
El espacio-tiempo alrededor de un agujero negro
Un agujero negro histórico: Cygnus X-1

 

 

 

 

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Imagen que ofrece una fotografía del sol en rayos x. Crédito: NASA Goddard Laboratory for Atmospheres

 

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Visión artística de un agujero negro con disco de acreción. Crédito: Jörn Wilms (Tübingen) et al.; ESA

La lente gravitacional

Según la relatividad general, una distribución de masa desvía los rayos luminosos que pasan en la proximidad. En el caso de una estrella, los efectos quedan limitados, ya que la masa implicada es relativamente baja. Pero los efectos pueden volverse importantes y visibles si la masa que perturba la luz es muy grande, por ejemplo, en el caso de una galaxia o de un cúmulo de galaxias.

Las lentes gravitacionales

Imaginemos que una galaxia próxima y un quasar lejano se encuentran, por casualidad, alineados sobre una misma línea de visión en la misma dirección del cielo. La luz que nos proviene entonces del quasar es fuertemente desviada durante su paso cerca de la galaxia. Así, los rayos luminosos del quasar que pasan ligeramente por encima de la galaxia, son desviados hacia abajo y dan lugar a una imagen del quasar desfasada hacia arriba. En cambio, los rayos luminosos que pasan bajo la galaxia, son desviados hacia arriba y dan origen a una imagen del quasar desfasada hacia abajo.

De esta forma, la galaxia cercana, al perturbar la propagación de la luz del quasar, da origen a varias imágenes de éste. El número total de imágenes es determinado por la forma de la galaxia y la precisión de la alineación. A veces, cuando la alineación entre los dos cuerpos es perfecta, la imagen del objeto lejano puede tomar la forma de un anillo luminoso que rodea la imagen del objeto cercano.

Además de multiplicar las imágenes del quasar, la galaxia va también a concentrar sus rayos luminosos y, así pues, producir imágenes más brillantes. Un efecto que está lejos de ser despreciable para el astrónomo que trata de observar cuerpos muy pocos luminosos.

 

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Un anillo de Einstein en el sistema B1938+666. La imagen de la parte alta fue tomada en el infrarrojo por el telescopio espacial. El punto luminoso al centro es la galaxia relativamente cercana que causa el efecto de lente gravitacional. El anillo que la rodea es una imagen deformada de una galaxia más alejada. El anillo no está completo, ya que las dos galaxias no están perfectamente alineadas. La imagen de la parte baja es el mismo objeto observado en el ámbito de radio por la red de seis radiotelescopios MERLIN en Gran Bretaña. Sobre esta imagen, se percibe muy bien el anillo, pero la galaxia cercana no es visible, ya que no emite en el ámbito de radio. Crédito: MERLIN/PPARC/NASA/STScI

Las primeras observaciones

Esta consecuencia de la relatividad general fue prevista por Albert Einstein en 1915, y el término de lente gravitacional fue utilizado por primera vez por el físico británico Oliver Lodge en 1919. La idea de que los cúmulos de galaxias puedan actuar como lentes gravitacionales fue propuesto en 1937 por el astrónomo suizo Fritz Zwicky.

Sin embargo, hubo que esperar el 1979 para que el primer ejemplo real sea observado. Este año, los astrónomos descubrieron dos quásares muy próximos en el cielo. Tras análisis, los espectros de los dos objetos se revelaron prácticamente idénticos desde las ondas de radio hasta los rayos X. Podía tratarse sólo de dos imágenes de un solo y único quasar, más tarde llamado Q0956+561. Observaciones posteriores lo confirmaron y mostraron que la lente gravitacional estaba en este caso constituida por una galaxia elíptica gigante, cuatro veces más próxima de nosotros que el quasar. Desde esta época, numerosas imágenes múltiples de quásares han sido descubiertas.

Los arcos

Cuando el objeto más alejado es puntual, lo que se produce es una simple multiplicación de las imágenes. Cuando el objeto es extendido, por ejemplo, una galaxia lejana, las imágenes son más deformadas y se parecen a arcos luminosos. Numerosos casos de este género han sido observados, conteniendo a veces algunos arcos, a veces varias decenas. En 1995, por ejemplo, el telescopio espacial reveló el ejemplo muy impresionante de cúmulos de galaxias Abel 2218, que produce imágenes múltiples de toda una población de galaxias lejanas y da origen a más de 120 arcos luminosos.

 

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Una vista del cúmulo de galaxisa Abell 2218 a cerca de dos mil millones de años-luz en la constelación del dragón. Los regueros en forma de arcos son unas ilusiones ópticas creadas por el campo gravitacional del cúmulo que desvía la luz de galaxias todavía mucho más lejanas. Crédito: NASA / STSCI

 

 

ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA - ANTONIO HERAS - SON FERRER (CALVIÁ)

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