Al menos medio millón de lentes gravitacionales en el Universo visible

Descubierta una amplia muestra de lentes gravitacionales, localizadas alrededor de brillantes galaxias elípticas y lenticulares.

Un equipo internacional de astrónomos, conducido por un investigador del CNRS y una astrónoma de la Universidad de Heidelberg, descubrió a partir de imágenes del telescopio Hubble una amplia muestra de lentes (arcos gravitacionales e imágenes múltiples): no menos de 67, localizadas alrededor de brillantes galaxias elípticas y lenticulares.

Este nuevo catálogo demuestra la diversidad de las lentes gravitacionales en el Universo. Si la muestra observada es representativa, cerca de medio millón de lentes estarían presentes en toda la bóveda celeste. El estudio de las lentes gravitacionales aportará, de aquí un tiempo, precisiones importantes sobre la distribución de la materia oscura en el Universo.

El fenómeno de lente gravitacional aparece cuando la luz de una galaxia lejana que viaja en nuestra dirección es ampliada y deformada por un objeto masivo que se encuentra entre nosotros y la galaxia. El objeto masivo que constituye la lente es en general otra galaxia o un cúmulo de galaxias. Se habla del fenómeno de lente cuando la densidad de masa alcanza un umbral crítico a partir del cual se pueden observar varias imágenes de la galaxia lejana, hablamos de imágenes múltiples o de arcos gravitacionales (que son la fusión de 2 o 3 imágenes múltiples).

"El estudio de la forma y de la posición de las imágenes gravitacionales permite comprender hoy mucho mejor la distribución de masa en los objetos "lentes" y aporta preciosas informaciones sobre la distribución de la materia oscura" precisa Jean-Paul Kneib, investigador en el Laboratorio de Astrofísica de Marsella (LAM). Esperamos que las lentes alrededor de galaxias masivas sean mucho más comúnes que los " arcos gigantes " observados repetidas veces por el telescopio Hubble. Sin embargo son más difíciles de detectar porque están menos extendidas y son de formas mucho más variadas.

Así, para intentar identificar nuevas lentes fuertes, un equipo internacional de investigadores dirigido por Cécile Faure (Zentrum für Astronomie, Universidad de Heidelberg) y Jean-Paul Kneib (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille; UMR-CNRS/Université de Provence; Observatoire Astronomique Marseille Provence/INSU), analizó una serie de imágenes a muy alta resolución del campo Cosmos (imágenes obtenidas a partir de las observaciones efectuadas por la Cámara Avanzada de Reconocimiento ACS, (siglas en inglés de Advanced Camera for Surveys), montada sobre el telescopio Hubble cubriendo una región de cerca de 2 grados cuadrados sobre el cielo (nueve veces el tamaño de la Luna).

Estas observaciones han sido completadas con imágenes obtenidas por telescopios terrestres, como el telescopio Canada-Francia-Hawaï (INSU-CNRS, CNRC, Universidad de Hawaï) y el Telescopio muy grande (VLT) de ESO.

Las 67 lentes gravitacionales fuertes presentan una gran diversidad como se puede ver en estas imágenes. © Nasa, Esa, C. Faure (Zentrum für Astronomie, University of Heidelberg), J.P. Kneib (Laboratoire d"Astrophysique de Marseille (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

Gracias a este minucioso trabajo de análisis, este equipo consiguió la proeza de identificar 67 nuevas lentes gravitacionales fuertes alrededor de galaxias elípticas y lenticulares. Este tipo de galaxias son a la vez pobres en gas y polvo y no poseen brazos espirales.

"Generalmente observamos una lente gravitacional como una serie de arcos en puntuales objetos brillantes en un cúmulo de galaxias. Lo que se observó aquí es un fenómeno similar, pero a una escala mucho más pequeña: la escala de las galaxias elípticas, que pesan desde algunos cientos a miles de millones de veces la masa del Sol", explica Jean-Paul Kneib.

A partir de este nuevo descubrimiento, el equipo de investigadores va a poder medir con precisión la masa de las galaxias elípticas, y medir la contribución de las grandes estructuras en la formación de estas imágenes gravitacionales. Entre las nuevas lentes identificadas, las más impresionantes de ellas muestran las imágenes distorsionadas y alargadas de una o dos lejanas galaxias. Por lo menos cuatro de estos sistemas tienen un anillo de Einstein, es decir una imagen completamente circular que aparece cuando la galaxia lejana, la galaxia masiva que actúa de lente, y el telescopio Hubble están perfectamente alineados.

A la caza de las lentes

Los astrónomos utilizaron un método poco ortodoxo para identificar estas increíbles y naturales lentes del Universo. En primer lugar, seleccionaron una muestra de galaxias a partir de un catálogo que comprendía cerca de 2 millones de galaxias. "Después de eso, debimos inspeccionar cada imagen del campo Cosmos en busca de lentes gravitacionales fuertes" informó Cécile Faure. Finalmente se efectuó una serie de pruebas con la finalidad de juzgar si la imagen de la galaxia lejana y la galaxia lente eran ciertamente objetos diferentes, y no una sola galaxia con una forma compleja. " A partir de esta muestra constituida "a simple vista", vamos a calibrar software que permitirá descubrir nuevas lentes fuertes en las imágenes de los archivos del telescopio Hubble " añade Jean-Paul Kneib.

El siguiente video nos muestra un zoom sobre la lente gravitacional 0038 4133. Se trata de un anillo de Einstein, es decir un círculo completo que se forma cuando están perfectamente alineados una galaxia (la que hay que observar), otra masiva (y que sirve de lente), y el Hubble.

Si han tenido algún problema para poder visionar el video pueden acceder a la página donde se encuentra alojado desde aquí.

Este nuevo resultado confirma que el Universo está lleno de lentes gravitacionales fuertes. ¡Una extrapolación de este resultado sobre el conjunto del cielo permite prever la existencia de cerca de medio millón de lentes fuertes! El estudio de estas lentes les permitirá a los astrónomos estudiar la distribución de materia oscura en el seno de las galaxias lentes. Cuando el número de lentes gravitacionales descubiertas sea bastante importante, los astrónomos podrán censar con una gran precisión toda la materia presente en el Universo y confrontar el resultado nacido de sus observaciones con los modelos cosmológicos.

Un anillo de Einstein © Nasa, Esa, C. Faure (Zentrum für Astronomie, University of Heidelberg), J.P. Kneib (Laboratoire d"Astrophysique de Marseille) (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

Crédito de las imágenes: YouTube, Nasa, Esa, C. Faure (Zentrum für Astronomie, University of Heidelberg), J.P. Kneib (Laboratoire d"Astrophysique de Marseille).

Fuente: Astroseti