Anillo o cruz de Einstein

Formas particulares de lentes gravitacionales

Actualización 28 de mayo 2014

Una galaxia puede esconderse perfectamente detrás de otra galaxia y luego, paradójicamente, se hace mucho más visible.
Un objeto masivo, una galaxia por ejemplo, que está entre un observador y una fuente de luz distante, una otra galaxia, imprime una alta curvatura en el espacio-tiempo. Esto tiene por efecto de desviar todos los rayos de luz que pasan cerca del objeto, deformando de este modo las imágenes recibidas por el observador. Esta ilusión de que los astrónomos conocen bien es llamado lente gravitacional o espejismo gravitacional.
Cuando las galaxias están perfectamente alineadas con respecto al observador, el telescopio Hubble por ejemplo, se asiste entonces a un caso especial de espejismo gravitacional llamado el anillo de Einstein. Si una tercera galaxia distante está también alineada ya una distancia determinada con los dos primeras, entonces estamos siendo testigos de la formación de un segundo anillos de Einstein, uno anillo concéntrico más grande que el primer.
Esta amplificación del brillo de un objeto celeste lejano, por una astro masivo situado en el frente, fue predicho por la teoría de la relatividad general en 1917. Los objetos masivos alteran la geometría del espacio y del tiempo en su barrio. La luz en ella toma siempre el camino más corto, pero en un espacio curvo modificado por la presencia de una gran masa, el camino más corto no es una línea recta. La trayectoria de la luz se curva en las proximidades de las estrellas masivas, los radios pueden tomar la forma de un anillo de luz que rodea el objeto cercano. En esta imagen la galaxia en primer plano aparece en amarillo y la galaxia observada detrás aparece en azul. Esta foto espectacular del objeto LGR 3-757 fue descubierto en 2007 en las imágenes del programa SDSS (Sloan Digital Sky Survey).
Los objetos masivos que pueden actuar como una lente gravitatoria o un deflector, son las galaxias, los agujeros negros y los cúmulos de galaxias. Una estrella, a pesar de tener una masa mucho más baja que la de una galaxia, también puede actuar como una lente gravitacional sobre un objeto a una distancia detrás de ella. El efecto es, obviamente, mucho menos potente, se trata entonces de micro lentes gravitacionales. El radio de Einstein es el radio de un anillo de Einstein.

N.B.: La primera observación de un anillo de Einstein fecha de 1987, fue realizada por científicos del MIT, dirigidos por Jacqueline Hewitt (profesor de Física). Era el objeto MG1131 + 0456. El artículo fue publicado en Nature 333, el 9 de junio de 1988. El equipo habla de su descubrimiento así, infórmanos del descubrimiento de una estructura poco común en la fuente de radio MG1131 + 0456. En un mapa de radio, el objeto aparece como un anillo elíptico de emisión, acompañado de un par de fuentes más compacto, casi diametralmente opuesta y compensado ~ 0.3 arco suroeste del anillo. La morfología de esta fuente de radio sugiere que puede ser un ejemplo de anillo de Einstein, un caso muy especial de lente gravitacional en el que la fuente es reflejada en un anillo.

Imagen: Este caso particular de espejismo gravitacional muestra un anillo casi completo de extraños objetos azules estirados, que se extienden en un círculo, pero que no son que múltiples vistas de una sola y misma galaxia. La gravedad de la galaxia de color rojo brillante (LRG 3-757) ha distorsionado la luz de una galaxia azul mucho más distante atrás. Esto es debido a la alineación casi perfecta de la galaxia de fondo con la galaxia en primer plano, y el telescopio Hubble ha podido fotografiar un círculo. Estos anillos se llaman anillos de Einstein. Crédito : Dominio público.

Una otra forma especial de espejismo gravitacional, es la Cruz de Einstein. La cruz de Einstein corresponde a 4 imágenes de un mismo objeto que aparecen en torno a una galaxia en primer plano, gracias a una poderosa lente gravitatoria. En realidad, esta estructura formada por cinco puntos, el punto central y los otros cuatro puntos son las imágenes de una galaxia que rompe la luz de un solo objeto distante (en este caso un quásar) situado por detrás, en cuatro puntos distintos, en forma de cruzar. La Cruz de Einstein es uno de los mejores ejemplos del efecto de lente gravitacional que confirma visualmente la teoría de la relatividad general.

Imagen: notable imagen de la galaxia conocida como la UZC J224030.2 032131 tomada por el Telescopio Espacial Hubble (NASA / ESA). El núcleo de la galaxia es el objeto débil y difuso en el centro de la estructura en forma de cruz. La poderosa gravedad de la galaxia actúa como una lente que dobla y amplifica la luz del quásar detrás de ella, produciendo una imagen cuádruple del objeto distante. El quásar es de 11 mil millones de años luz de nosotros en la dirección de la constelación de Pegaso, se le ve como él estaba allí cerca de 11 mil millones de años. La galaxia es de unos 1000 millones años. La alineación entre los dos objetos es notable (0,05 segundos de arco), lo que explica en parte por qué una estructura de este tipo puede observarse visualmente. Esta imagen es probablemente la imagen más nítida jamás realizada de la Cruz de Einstein, que fue producido por la cámara del campo amplio de Hubble.

A veces, las lentes gravitacionales esposan un fuego de artificio de luz que no son sino proyecciones múltiples de los mismos objetos. El análisis de esta figura muestra que hay por lo menos 33 proyecciones de luz que corresponden a sólo 11 galaxias reales.