DIVULGACIÓN: Cuásares rebeldes y anarquistas

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¡Obedece, cuásar!


por Marcelo Dos Santos (especial para Axxón)
www.mcds.com.ar

 

"De hecho, en septiembre del 62 mandé una carta al Astrophysical Journal, diciendo que el objeto era lo más misterioso que yo había visto. Su espectro tenía una única línea, y yo no podía identificarla. La carta era de una sola página, y, esencialmente, era una carta de queja".

Quien con esta encantadora inocencia se refiere a su propia incapacidad es Maarten Schmidt, astrónomo y astrofísico holandés, alumno de Jan Oort y especialista en análisis espectrales.

Schmidt —que aún vive— se refiere en la famosa carta al AJ a la línea de 5100 Å que había encontrado en el espectro del objeto 3C286. El nombrado y misterioso astro encajaba en una categoría enteramente nueva, descubierta por Rudolph Minkowsky dos años antes. Schmidt lo reputa de "misterioso" porque los "objetos de Minkowsky" habían demostrado poseer el corrimiento al rojo más radicalmente alto de todo el universo conocido, lo que significaba que se trataba de los objetos más lejanos jamás observados. De hecho, con tal velocidad de escape, debían encontrarse en el borde mismo del universo.

 


Maarten Schmidt en 1992

El objeto del que Minkowsky había medido el corrimiento se llamaba 3C295, y parecía ser una radiogalaxia, es decir, un enorme grupo de estrellas que "hablaba" mayormente a través de ondas de radio y no de luz visible.

"Minkowsky y Tom Matthews trabajaban en CalTech bajo la supervisión de John Bolton, y se habían repartido el trabajo: Tom y John registrarían la posición de radiofuentes en el cielo, y Rudolph intentaría identificar ópticamente los objetos a los que correspondieran", explica Schmidt a Shirley K. Cohen en la soberbia entrevista donde el astrónomo relata toda su vida y sus descubrimientos. "Al final no lo hicieron. Terminé haciendo todo el trabajo yo solo. Pero no importa: me encantaba".

Pero antes de todo esto, Bolton, Matthews y otros habían descubierto 3C48, un objeto tan extraño como los ya citados, con el misterio adicional de tener un tamaño estelar y no galáctico. Era una pequeña estrella azul de decimosexta magnitud a la que habían identificado por medios ópticos normales. Sin embargo, 3C48 emitía ondas de radio en cantidad comparable a la de cualquier radiogalaxia, y además era variable y las líneas de su espectro no podían ser identificadas.

 


Schmidt estudiando en 1962 las líneas espectrales de un cuásar

 

¿Qué era el extraño objeto? Nadie lo sabía. ¿Una radioestrella cercana, tal vez? "Tom empezó a pasarme las posiciones de sus radiofuentes en el 61 o 62, y me concentré particularmente en tres de ellas. Una en especial me llamó la atención: 3C286. Esa, mirada con telescopios ópticos, era una estrella —no una galaxia—, y su espectro constaba de una sola línea en los 5100 Å (el famoso objeto de la carta de Schmidt a AJ)".

A mediados de 1962, el equipo había descubierto la quinta de estas extraordinarias radioestrellas, 3C273, y estaban cada vez más confundidos. Las imágenes ópticas que se les tomaban demostraban incuestionablemente que eran estrellas, pero sus espectros de emisión eran inidentificables y, además, totalmente distintos entre sí. Para colmo, sus emisiones de ondas de radio sólo podían justificarse si se tratase de objetos del tamaño de una gran galaxia.

 


El cuásar 3C273

 

Como se sabe, el corrimiento al rojo, basado en el efecto Doppler, es un indicador de la lejanía del objeto que lo detenta, y se debe a la expansión del universo. Pues resultó ser que los objetos estudiados por Schmidt y sus colegas tenían corrimientos de entre el 37 y el 46%. Esto quería decir que, en efecto, estaban trabajando con las estrellas más lejanas descubiertas. La más cercana de las radiofuentes de Minkowsky estaba a no menos de 2.000 millones de años luz.

Trabajando con 3C273, Maarten encontró, asombrado, que la estrella, la pequeñísima estrella variable, tenía una luminosidad en el espectro radial 40 veces superior a la de la más grande galaxia conocida. Pero era una estrella: no cabía duda. Dice el experto: "Era extraño por dos razones: primero y principal, era increíble haber encontrado objetos que fuesen 40 veces más brillantes que las galaxias más grandes. Y segundo porque parecían estrellas, no galaxias. 3C48 era variable; las galaxias no son variables, no pueden serlo. Son demasiado grandes como para mostrar variaciones de luminosidad".

 


En el recuadro, fotografía de un cuásar.
En la imagen grande, representación pictórica del mismo

 

En los artículos donde daban cuenta de estos descubrimientos, el equipo de Schmidt llamaba a estos objetos "radiofuentes cuasi-estelares" (quasi-stellar radio sources) hasta que un astrónomo Hong-yee Chiu (posiblemente a instancias de los periodistas), abrevió esta engorrosa descripción a "cuásar" (quasar en inglés). Aunque el nombre lleva a engaño (hoy se sabe que muchos cuásares no son radiofuentes) la difusión periodística lo hizo permanente, y así conocemos a estas cosas hoy. Los cuásares habían nacido.

Los cinco o seis cuásares conocidos en los tiempos que relata Maarten Schmidt se han multiplicado rápidamente: hoy se conocen más de 100.000. Pero la pregunta crucial subsistió hasta los años 80, a saber: ¿Cuál es, exactamente, la naturaleza de un cuásar? ¿De dónde obtienen la monstruosa cantidad de energía que invierten en su enorme emisión de radiación electromagnética?

 


Primoroso primer plano de 3C273 tomado por ESA/Hubble

 

Hoy lo sabemos: un agujero negro absorbe toda la materia y la energía que le pasa cerca. La materia que va cayendo en el agujero negro forma una especie de círculo plano que rota rápidamente a su alrededor, mientras va cayendo en espiral hacia su destrucción. Estas estructuras se llaman "discos de acreción". Un cuásar no es ni más ni menos que un disco de acreción girando alrededor de un agujero negro. La caída de inconcebibles cantidades de material en las profundidades de los agujeros negros producen explosiones de energía supermasivas. Eso es un cuásar.

 


Maarte Schmidt en la tapa de Time

 

Para darnos una idea de sus características: la reacción nuclear de fusión entre núcleos de hidrógeno para formar helio, como la que se produce en una estrella del tipo de nuestro Sol, transforma en energía el 0,7% de la masa implicada en el proceso. A nosotros nos parece muy eficiente porque nuestras vidas dependen de ella, pero la caída de materia al agujero negro de un cuásar transforma en energía más del 10% de la misma (una reacción 15 veces más eficiente que la del Sol). Como la mayoría de los cuásares se encuentran en el mismímo núcleo de las galaxias distantes, se comprende que materia prima no les falta: un cuásar de mediano porte puede emitir una energía equivalente a la de uno o dos trillones de soles como el nuestro.

Estudiando a los cuásares los astrónomos se han sobresaltado de sorpresa en sorpresa: en verdad, los "cuasarólogos" dicen no ganar para sustos. A las pruebas me remito: salvo las supernovas y las explosiones de rayos X, los cuásares son los fenómenos más energéticos y catastróficos del universo. El más cercano se encuentra a 240 megaparsecs (780 años luz) y el más lejano a 4 gigaparsecs (unos 13.000 millones de años luz). Son, en verdad, los objetos más lejanos. Al observarlos, estamos fotografiando el Génesis, los primeros momentos de la creación del universo. Son objetos de "allá lejos y hace tiempo". Tanto, que nos resulta inimaginable.

 


Un habitante de la prehistoria cósmica:
visión artística del cuásar Q0957+561

 

Su brillo es tal que, si en vez de estar en el borde mismo del universo, cualquier cuásar se encontrase a 33 años luz de nosotros, sería tan brillante como el Sol (que se encuentra a 8 minutos luz). Un cuásar como el schmidtiano 3C273 brilla como un centenar de Vías Lácteas, y uno pequeño se come materia equivalente a 10 masas solares al año. Uno realmente grande devora 1000 sistemas solares anualmente y continúa con esta dieta alta en calorías durante unos 10.000 millones de años. Sabiendo este apabullante dato, se comprende por qué un cuásar maduro termina convirtiéndose en una gigantesca galaxia en edad de merecer. Así es, aunque cueste creerlo: un cuásar no es más que el huevo cósmico que da origen a una galaxia como la nuestra, completa. Entendemos asimismo por qué los cuásares distantes eran tan comunes en la etapa inicial del universo: sin ellas, el universo estaría despoblado de galaxias. Como esto ocurrió hace tanto, también se vuelve obvio el porqué de su lejanía extrema.

 


Imagen de 3C295 obtenida por el observatorio Chandra.
Cuando deje de alimentarse, este cuásar se convertirá no en una, sino...
¡en 1000 galaxias como la Vía Láctea!

 

 

Maarten Schmidt había nacido en Groningen, Países Bajos, en 1929. Como todos, sufrió los horrores de la ocupación nazi pero se salvó de ir a la guerra (algo obligatorio para todos los neerlandeses de etnia alemana) porque la guerra se desarrolló mientras Maarten tuvo entre 10 y 15 años, demasiado pequeño para combatir bajo las banderas hitlerianas. Luego se fue a Estados Unidos, y así siguió la historia...

Otro hombre, de vida bastante similar, tuvo también bastante que ver con el asunto que nos ocupa.

En 1880, el dueño de una compañía de suministros eléctricos recibió el contrato para cablear, completo, el suburbio muniqués de Schwabing, y pocas semanas después iluminó con luz eléctrica y por primera vez una edición de la celebérrima Oktoberfest. Si bien Alemania siempre fue un país tecnológicamente avanzado, no son pocos logros para una pequeña compañía en agosto de 1880.

El dueño de la empresa, ex vendedor convertido en ejecutivo, tenía un bebé de 18 meses, que había nacido a la familia judía en la ciudad de Ulm.

Simpático y rozagante, el pequeño fue creciendo vivaz e inteligente, pero, para desazón de los amantes padres, muy pronto evidenció severos problemas foniátricos. El niño hablaba mal, y, aunque los doctores dijeron que se le pasaría, su defecto lo acompañaría toda la vida.

El dueño de la compañía eléctrica se llamaba Hermann Einstein, y puso a su niño el nombre de Albert.

 

Luego del Annus mirabilis de 1905, en el cual Einstein publicó cuatro artículos que daban su forma acabada a la Relatividad Especial, comenzó a pensar en la aceleración vista desde ese contexto. En un artículo de 1907 confirmó que, a velocidades altas, el tiempo se dilataba. Había llegado —¡por fin!— la Relatividad General.

 


¿Lo conoce?

 

En 1911, Einstein publicó otro trabajo, en realidad una ampliación y reformulación del anterior, donde demostraba que, en las cercanías de un gran campo gravitatorio como una estrella o una galaxia, el espacio se curvaba y deformaba. Sólo podemos imaginar la impresión y las resistencias que este avanzado concepto generó en las mentes de los hombres de aquellos tiempos.

 


Espacio curvado por una estrella doble

 

Cuando el sabio alemán concluyó todas las investigaciones correspondientes a su Teoría General de la Relatividad, incluyendo el Principio de Equivalencia y las Ecuaciones de Campo, comenzó a correr el rumor de que la teoría en sí era tan compleja y profunda que Einstein mismo había afirmado que sólo tres personas en el mundo (incluyéndolo) serían capaces de entenderla acabadamente.

Ludwig Silberstein relata (sin comprobación) que, durante una conferencia del profesor Sir Arthur Stanley Eddington (que a la sazón se encontraba tratando de probar experimentalmente la teoría de Einstein), Silberstein pidió la palabra, asombrado por los conocimientos del británico. Le dijo: "Profesor: ¡Usted es sin ninguna duda uno de los tres que entienden la Relatividad General!". Eddington se quedó mudo durante un largo rato, por lo que Silberstein insistió: "¡Vamos, Eddington! ¡No sea modesto!". A lo que el sabio respondió: "No, no. Al contrario. Estoy tratando de imaginarme quién puede ser el tercero".

Y Eddington cobra una importancia capital en nuestro relato, ya que sin él la Relatividad hubiese quedado como una hipótesis interesante pero incomprobable durante años o décadas.

 


Sir Arthur Eddington

 

Creyente a pie juntillas en los estudios de Einstein, Eddington consideraba seguro que, si el espacio se curvaba en la proximidad de una estrella o grupo de ellas, la luz debía curvarse siguiendo el radio de giro del espacio por el que se desplazaba.

Ello quería decir que probablemente algunas estrellas lejanas, cuya luz pasaba cerca de otras estrellas en su camino hacia nosotros, no estarían en la posición en que las observábamos, sino que su situación real se vería desplazada por efecto de la curvatura de su luz. Pero creerlo y probarlo eran dos cosas muy distintas. Recordemos que la Primera Guerra Mundial estaba aún en el futuro.

Pero Eddington no perdió la fe: la Teoría General estaba en proceso de prueba, y él la ayudaría.

 


Sobral, Brasil. Desde aquí el equipo de Eddington probó las verdades einstenianas

 

Si en verdad la gravedad de una estrella flexionaba la luz, ¿qué mejor que nuestro Sol, que estaba tan cerca, para probarlo? La idea era sencilla. Conocemos perfectamente la posición de las estrellas que se encuentran detrás del Sol. Si pudiésemos mirar una estrella ubicada exactamente junto al borde del Sol —es decir, que su luz rozaría la gran masa de la estrella al venir hacia nosotros— la veríamos fuera de lugar, porque el espacio junto al Sol debería estar retorcido por su gravedad. El problema es que la gran luminosidad solar no permite ver las estrellas que se hallan detrás de él, haciéndolas desaparecer de la vista. El concepto no era nuevo: ya la teoría gravitatoria de Newton predecía que la luz se doblaba en las cercanías de un campo gravitatorio, pero el monto de la deflexión newtoniana era apenas la mitad del del predicho por Einstein. Y, hasta el momento, nadie había conseguido probar si era lo uno o lo otro.

 


Príncipe, 1929: negativo de una foto
del eclipse tomada por Eddington

 

Así pensaba Sir Arthur en 1918, hasta que la luz (sin desviar) se hizo en su mente. ¡Un eclipse total de Sol sería visible en el Hemisferio Sur un año y medio más tarde, el 29 de mayo de 1919! Ese sería el momento ideal para observar, justo al lado del círculo solar oscurecido, si las estrellas lejanas estaban donde debían. Pensar en ello y organizar dos expediciones para comprobar los dichos de Einstein fue todo uno: una de ellas se dirigió a la ciudad de Sobral, Ceará, Brasil, y la otra a São Tomé e Príncipe, un archipiélago volcánico frente a la costa africana del Golfo de Guinea. Eddington se embarcó en esta última. Como el lector seguramente adivinará, las fotografías tomadas por ambas expediciones demostraban a las claras que la teoría de Einstein era correcta: en efecto las estrellas se veían desplazadas por el campo gravitacional del Sol, y por supuesto que el valor de la desviación era el doble de lo que había predicho Newton, pero casi con exactitud el que hacía notar Einstein.

 


São Tomé e Príncipe: monolito que señala el Ecuador

 

No fue la única prueba experimental de que el sabio judío se hallaba en lo cierto: poco tiempo después se confirmó que la precesión del perihelio de Mercurio se ajustaba con toda precisión a las predicciones relativistas, y que el corrimiento al rojo producido por la gravedad también existía.

 


El Sol curvando el espacio circundante

 

Quedó así establecido, pues, que la Teoría General de la Relatividad tenía razón. Pero ¿qué tiene que ver todo esto con los cuásares?

 

El recientemente fallecido astrónomo británico Dennis Walsh se encontraba trabajando en el Observatorio Nacional de Kitt Peak, ubicado en el Desierto de Sonora, Arizona, EEUU. Corría el año 1979 y nadie dudaba ya de Einstein ni sus teorías. Observando el cielo a través del gran telescopio de 2,1 metros, Walsh y sus colegas Bob Carswell y Ray Weymann descubrieron en la Osa Mayor un objeto extraño: se trataba de dos cuásares gemelos e idénticos, separados por un espacio demasiado pequeño para poder existir (apenas 6" de arco, unos 1,14 años luz). Aunque era imposible que ambos cuásares estuvieran allí, siguiendo el protocolo los bautizaron Q0957+561A (actualmente QSO0957+561A) y Q0957+561B (hoy QSO0957+561B). El cambio de siglas tiene el siguiente motivo: "Q" significa "cuásar", radiofuente cuasiestelar, pero, como se ha explicado, solo el 10% de los cuásares conocidos hoy son además fuentes de ondas de radio. Por eso se prefiere la sigla QSO (Quasi Stellar Object, Objeto Casi Estelar) que no menciona la radio y por lo tanto mueve menos a confusión. QSO0957+561A tiene una magnitud de 16,7 y QSO0957+561B 16,5. Entre ambos rinden una magnitud conjunta de 17.

 


Hermosa vista de Kitt Peak

 

Los tres astrónomos sabían que un sistema de cuásares binarios no podía existir con esa pequeñísima separación. Conocían perfectamente la Teoría General y sus consecuencias, y por lo tanto de inmediato cayeron en la cuenta de lo que estaban viendo en realidad: un solo cuásar acompañado de una imagen, un espejismo causado por la gravedad de una galaxia ubicada entre él y la Tierra. Acababan de descubrir, por primera vez, experimentalmente y en forma completamente accidental, una de las más portentosas consecuencias de la Relatividad: una lente gravitatoria produciendo un Espejismo de Einstein. Rebautizaron jocundamente a los objetos como "Cuásares Mellizos". El objeto culpable de la lente es la galaxia Mayall II, también llamada también llamada NGC224G1 o simplemente G1 para abreviar. G1 está ubicada a 770 kpc (2,52 kiloaños luz), mientras que los cuásares del fondo se encuentran a la friolera de 7.800 millones de años luz o 2.400 megaparsecs.

 


La galaxia Mayall II.
Arriba: los dos espejismos del cuásar

 

Tras el descubrimiento de los cuásares gemelos, los hallazgos de otras lentes gravitacionales comenzaron a sucederse: hoy conocemos unos 120 ejemplos de estos fascinantes fenómenos.

Pero los misterios se siguen sucediendo...

Uno de los que más saben de estos asuntos es el doctor Paul L. Schechter, profesor de la cátedra William A.M. Burden de Astrofísica en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), especialista en cúmulos de galaxias y distribución de materia oscura, astrónomo por la Universidad de Cornel, físico por el CalTech, profesor en Harvard, ex jefe de los observatorios de Kitt Peak, Mount Wilson y Las Campanas y anterior director del Comité Científico Asesor del Proyecto Magallanes. Ha sido nombrado, además, Miembro de Número de la Academia Nacional de Ciencias norteamericana. Con ese curriculum, vale la pena escucharlo describir a los espejismos: "Tanto los espejismos terrestres como los gravitatorios consisten en imágenes múltiples y distorsionadas de un mismo objeto, de las cuales al menos una tiene que ser una imagen especular deformada. De las restantes, al menos una debe tener la orientación correcta, pero estará también distorsionada. Los franceses llaman a esas imágenes distorsionadas mirages".

 


Impresionante imagen de una galaxia
(vista de canto) pasando delante de
un agujero negro.
El espejismo resultante se conoce
como "Anillo de Einstein"

 

Aparte de los cientipico de casos de lentes gravitatorias producidas por galaxias, hay otros cien o más producidos por cúmulos de galaxias (de masas entre 100 y 1000 veces superiores a la de la Vía Láctea), que son capaces de producir no un mirage, sino muchos de ellos. No esperemos ver claro a través de estas lentes: Schechter las describe como "de calidad óptica bastante inferior". A pesar de esta definición (que es cierta), las lentes proporcionan impresionante cantidad de información. Primero, dan cuenta del monto gravitatorio —y, en consecuencia, de la masa— de la galaxia que lo produce. Aprendemos, a través del espejismo, acerca del cuásar pero también del objeto causante de la lente. Y, además, ya se comienzan a usar estas lentes como telescopios naturales, ya que muchas veces potencian y amplifican las débiles imágenes de los objetos muy lejanos. "Las lentes gravitatorias", afirma el astrónomo, "nos dan una mano acerca del contenido de materia oscura de las galaxias que las producen". Esto es muy importante, ya que actualmente sabemos que la materia oscura está, pero casi nunca sabemos dónde. Si calculamos que una lente ha sido producida por una galaxia de masa tal, pero sus estrellas visibles no alcanzan a justificar esa masa, el material restante obviamente es materia oscura que no vemos.

No son estas sus únicas aplicaciones: las lentes y los mirages se utilizan también para predecir la ubicación y el brillo de un cuásar dado. Los modelos obtenidos por este método suelen ser de una impresionante eficacia, ya que muchas veces dan aproximaciones con errores de unas pocas partes por mil.

 



Arriba: increíble ejemplo de un complejo sistema de mirages; un cuásar, sus cinco espejismos, una galaxia y sus tres espejismos
Abajo: explicación gráfica del fenómeno

 

Hay teoremas que definen cómo deben comportarse los espejismos. La foto siguiente muestra a HE0230-2130, un cuásar descubierto en 1998 por Nicholas Morgan, estudiante graduado del MIT. En ella se observan cuatro imágenes del objeto (en blanco azulado) y en marrón rojizo las dos galaxias responsables del efecto. HE0230-2130 cumple acabadamente con los teoremas: las dos imágenes del cuásar que están juntas son imágenes especulares una de otra, y la de abajo a la derecha está distorsionada. Además, los mirages de HE0230 respetan al pie de la letra las predicciones de luminosidad y posición y muestran dos imágenes bien juntas y del mismo tamaño. Se trata de un cuásar "obediente".

 


Un cuásar "obediente": HE0230-2130, dos galaxias y tres espejismos

 

Pero no es siempre el caso: hay cuásares "desobedientes" que se niegan a satisfacer a los astrónomos. Mientras algunos cumplen las premoniciones de los teoremas, otros yerran por un factor de 2 o incluso (en un único caso conocido) de 10.

 


Diagrama explicativo de la foto anterior

 

Sin embargo, muchos misterios subsisten. La letra del teorema que dice "En un campo gravitatorio de escasa potencia, el par de imágenes cercanas entre sí de un sistema triple o cuádruple debe tener una separación mínima, estar fuertemente ampliado y ser especular" es violada sistemáticamente por gran número de sistemas.

 


Espectacular foto de un cuásar (al centro) iluminando varias galaxias,
tomada por el observatorio ESO

 

A fines de 2001, el estudiante graduado de la Universidad de Tokyo Naohisa Inada descubrió un triple espejismo de un cuásar lejano. Los mirages triples son raros pero existen, y hay incluso un teorema que predice que las tres imágenes deben estar en línea. Pues no lo estaban. Ante tamaña rebeldía, Schechter decidió tomar cartas en el asunto: en diciembre de 2001, comenzó a estudiar el Sistema de Imada (cuyo nombre verdadero es SDSS0924+0219) a través del telescopio Baade de 6 metros y medio. La galaxia responsable del espejismo fue claramente visible en medio del triángulo de imágenes del cuásar. Una vez medida la potencia gravitatoria de la misma, Schechter construyó un modelo... que le dijo que tenía que haber una cuarta imagen. Esta cuarta imagen debía estar invertida especularmente, cercana a la imagen más brillante y ser de igual brillo que esta. Las fotos del Proyecto Magallanes mostraron que, en efecto, había un cuarto mirage (a las 10 del reloj, la posición predicha), cercano a la imagen más luminosa... pero el desobediente de SDSS0924 no cumple con las reglas de brillo de esta cuarta imagen. Es más de 10 veces menos brillante de lo que debería ser.

"No es el único", explica el científico. "Recientemente hemos descubierto varios casos similares a través de Magallanes, incluyendo dos que no dan el brillo por discrepancias de un factor mayor a 2".

 


El sistema de Inada. El cuásar (arriba), sus dos espejismos y,
a las 10, la imagen anómala del cuarto mirage.
La misma se encuentra en la posición predicha,
pero es más débil de lo que debería

 

El ejemplo más antiguo de estos "errores" de los mirages fue descubierto por Jackie Hewitt en 1991. Estudiando todos estos casos de desobediencias, Schechter descubrió que no eran azarosos, es decir que se regían por una norma de significado y motivos desconocidos: "En casi todos los casos, de las dos imágenes a las que se aplican los teoremas, la que no tiene el brillo debido es siempre la que está invertida".

Los sistemas de espejismos con dos de las imágenes muy juntas no representan el común de los casos. Lo interesante es que los que no muestran esta característica también suelen negarse a cumplir con los teoremas que los rigen. También en ellos la imagen invertida presenta un defecto de brillo y luminosidad.

¿Por qué sucederá esto?

"Este incumplimiento de las normas se conoce como `Problema de la Proporción Anómala del Flujo“. Y no es nada nuevo: ya había sido predicho en los primeros meses posteriores al hallazgo de la primera lente gravitacional. Algunos dicen que el poder gravitatorio de una galaxia tiene un componente de pequeña escala, algo así como una granulosidad, producida por la influencia de los miles de millones de estrellas individuales que la forman. Del mismo modo en que la galaxia desvía y deforma la imagen de un cuásar lejano, produciendo a veces múltiples copias del mismo, una sola estrella de esa galaxia puede a su vez volver a retorcer y distorsionar una de esas imágenes, incluso volviéndola a multiplicar. Esa puede ser la razón de la falta de luminosidad de algunos espejismos. Llamamos a este fenómeno `microamplificación“ (microlensing)".

 


Imagen artística de un cuásar con su disco de acreción y dos jets

 

Ante la pregunta de si la microamplificación puede producir discrepancias tan acusadas como las que se observan en los sistemas de Inada y de Hewitt, Paul responde que sí, siempre y cuando se cumplan algunas circunstancias muy especiales. Él trató de explicar, en 1995, esta resistencia de ciertos cuásares a cumplir con las normas que establecen los modelos: "Podemos llegar a justificar ese efecto si consideramos que casi toda la gravedad de una gran galaxia actúca como millones de microamplificaciones sumadas, cada una de las cuales proviene de una estrella individual. Si insistimos en creer que la galaxia se comporta como un solo lente de gravedad `suave“, todo el asunto se vuelve inexplicable. Aunque apenas podíamos explicar las desviaciones de factor 2, estas caían dentro de los límites de lo razonable... Pero el factor de 10 observado en SDSS0924+0219 seguía siendo totalmente imposible de justificar. Lo que pasaba es que todo nuestro razonamiento estaba equivocado", continúa con honestidad. "El sentido común no servía para los sistemas de Inada y Hewitt. Hoy creemos que el microlensing se ve maximizado si la galaxia cumple con cierta proporción: tener un 75% de su masa en forma general y suave, y el 25% restante en microamplificación por parte de sus estrellas individuales".

Si bien Schechter se avergonzó públicamente de no haberse dado cuenta de esto hace 12 años, hubo algo que lo compensó con creces: descubrir que la amplificación general era un muy buen modo para medir la materia oscura que habita, invisible, dentro de todas las galaxias, porque la amplificación general es producida, casualmente, por la materia oscura. La microamplificación granular la producen las estrellas visibles. Estudiando 20 sistemas de espejismos con variadas proporciones de estrellas y materia oscura, Schechter comenzó a crear modelos que definirían el porcentaje de materia oscura en una galaxia observando qué tipos de mirages era capaz de producir.

"Pero hay más: siempre supusimos que la materia oscura estaba equitativamente distribuida dentro de las galaxias, o al menos el 90% de ella. Sin embargo, el 10% restante muy bien puede estar agrupada en núcleos. Estos núcleos son fósiles cósmicos de estructuras extintas, y tendrían que tener masas de una millonésima parte de la de la galaxia. A pesar de ello, siguen teniendo la masa de un millón de estrellas. Estos núcleos de materia oscura producirán deflexiones mil veces más pequeñas que la producida por la galaxia en su conjunto: los `miliamplificadores“. Esto es solo una predicción para la que no tenemos todavía confirmación experimental alguna. Si existen, explicarán las anomalías de flujo".

 

La historia no terminará aquí. Hombres como Schechter están convencidos de que nuestros modelos están equivocados, y que pretendemos forzar a los cuásares a obedecer reglas que no pueden cumplir... simplemente porque los teoremas que las generan son erróneos.

Por lo tanto, cuando él u otros como él sean capaces de elaborar modelos que expliquen sin problemas las realidades observadas, por sí solos los cuásares desobedientes volverán al redil de los astros buenos, y ya no será necesario gritarles ni llamarlos al orden para que se comporten como objetos celestes civilizados.

 


Agradecimientos:

Las citas de Maarten Schmidt provienen de la excelente entrevista de Shirley K. Cohen Interview with Maarten Schmidt, Caltech, Pasadena, California, 11 de abril, 2 y 15 de mayo de 1996 perteneciente al Oral History Project de los California Institute of Technology Archives. La conversación completa —que merece ser enfáticamente recomendada— puede obtenerse visitando http://oralhistories.library.caltech.edu/118/01/Schmidt96_OHO.pdf.

Los comentarios de Paul Schechter han sido extractados de su ensayo Einstein“s Mirage, MIT Physics Annual, 2003 (http://web.mit.edu/physics/facultyandstaff/faculty_documents/schechter_p@m03.pdf).


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