Los astrónomos observan una galaxia y ven repeticiones en tiempos diferentes

La estrella explotó hace más de 9.000 millones de años al otro lado del universo, muy lejos como para verla con el Hubble sin ayuda. Pero los rayos de luz de la estrella fueron curvados y magnificados por la gravedad de un cúmulo, de modo que se observan varias imágenes

Se trata de «Día de la Marmota» en el cosmos. En la película de Bill Murray de 1993, un hombre de un programa de TV meteorológico de pronto se encuentra reviviendo el mismo día una y otra vez. Ahora los astrónomos que utilizan el Telescopio Espacial Hubble dicen que han estado observando la misma estrella que vuela en pedazos en una explosión de supernova una y otra vez, gracias a un truco einsteniano de óptica.

La estrella explotó hace más de nueve mil millones de años en el otro lado del universo, demasiado incluso para que lo observe el Hubble sin esa ayudita especial de las leyes del cosmos. En este caso, sin embargo, los rayos de luz de la estrella se han doblado y magnificado por la intervención de la gravedad de un cúmulo de galaxias, de tal forma que aparecen varias imágenes de ella.

Varias imágenes de la Supernova Refsdal, que aparecen con el tiempo. Crédito de la NASA y la Agencia Espacial Europea

Cuatro de ellas están dispuestos en una formación cerrada conocida como Cruz de Einstein que rodea una de las galaxias en el cúmulo. Dado que cada rayo de luz sigue un camino diferente desde la estrella hasta aquí, cada imagen de la cruz representa un momento algo diferente en la explosión de la supernova.

Esta es la primera vez que los astrónomos han podido observar la misma explosión una y otra vez, y sus propiedades únicas puede ayudarles a entender mejor no sólo la naturaleza de estos fenómenos espectaculares, sino también misterios cosmológicos como la materia oscura y la velocidad a la que el universo se está expandiendo.

«Yo estaba pasmado», dijo Patrick Kelly de la Universidad de California, Berkeley, quien descubrió las imágenes de las supernovas en los datos registrados por el telescopio espacial en noviembre. «Yo no esperaba nada de eso en absoluto.» El Dr. Kelly es el autor principal de un informe que describe la supernova publicado el jueves en la revista Science.

Robert Kirshner, un experto de la supernova en el Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica, que no participó en la obra, dijo: «Hemos visto las lentes gravitacionales antes, y hemos visto supernovas antes. Incluso hemos visto supernovas ampliadas antes. Pero esta imagen múltiple es lo que todos hemos estado esperando ver».

Las supernovas están entre los eventos más violentos y raros en el universo, que se producen, quizás, una vez por siglo en una galaxia típica. Eclipsan galaxias enteras, arrojando partículas elementales como el oxígeno y el oro en el espacio para formar los cimientos de nuevos mundos, y dejando atrás unos restos aplastados llamados estrellas de neutrones o agujeros negros.

Debido a la situación de un cúmulo de galaxias entre esta estrella y el Hubble, «básicamente, llegamos a ver la supernova cuatro veces», dijo el Dr. Kelly. Y se espera que la explosión aparezca de nuevo en otra parte del cielo en los próximos 10 años. Midiendo los retrasos entre sus apariciones, explicó, permitirá a los astrónomos a refinar las mediciones de cuán rápido se está expandiendo el universo, y ayudará a mapear la misteriosa materia oscura que aporta la mayor parte de la masa y el empuje gravitacional del universo.

Los cielos continúan encendiéndole velas a Albert Einstein. El 14 de marzo habría tenido 136, y este año se cumple un siglo desde que su mayor logro, la Teoría General de la Relatividad, transformó nuestra comprensión del espacio, el tiempo y la gravedad. El trabajo del Dr. Kelly aparece en un número especial de Science dedicado al aniversario de esa teoría.

Einstein propuso que la materia y la energía tuercen la geometría del espacio en la forma en que un cuerpo pesado se hunde un colchón, produciendo el efecto que llamamos gravedad. Una consecuencia de esto es que incluso los rayos de luz se doblan por la gravedad y siguen una trayectoria curva alrededor de objetos masivos como el Sol, como se confirmó de manera espectacular durante un eclipse solar en 1919.

En efecto, el espacio mismo podría convertirse en un telescopio.

Cómo funciona este telescopio cósmico depende de cómo se alineen las estrellas. Si una estrella y sus lentes que intervienen están un poco fuera de lugar, la luz distante puede aparecer como arcos. Si están exactamente alineadas, la estrella más distante puede aparecer como un halo, conocido como un anillo de Einstein, o imágenes separados de manera uniforme: la Cruz de Einstein.

Los astrónomos han aprendido a utilizar las galaxias y los cúmulos de galaxias como telescopios para ver objetos más débiles más allá de ellos, que de otra manera se perderían en la niebla del tiempo.

Los científicos del Hubble han estado utilizando recientemente este truco en un programa conocido como GLASS (Grism Lens-Amplified Survey from Space = Exploración Amplifica desde el Espacio con Lentes Grism – Las lentes grims son lentes con barras dispersoras de la luz), para explorar alrededor de los cúmulos de galaxias, las más masivas, y por lo tanto las más poderosas lentes gravitacionales en el universo. Esto les ha permitido extender la ya poderosa visión del Hubble más profundamente en el pasado, en un caso, a una galaxia que existía cuando el universo tenía sólo 500 millones de años de antigüedad.

El trabajo del Dr. Kelly fue a inspeccionar las imágenes de supernovas distantes. No esperaba ver cuatro versiones de la misma explosión al mismo tiempo.

Aparecieron en las imágenes grabadas en noviembre de una galaxia espiral a unos nueve mil millones de años luz de aquí. La luz de esta espiral se ha doblado y magnificado tanto por la intervención de la gravedad del cúmulo, que está a cinco mil millones de años luz de distancia, y por una galaxia muy masiva en el cúmulo.

Como resultado, las imágenes fantasma de la espiral aparecen en todo el cúmulo y en particular en una Cruz de Einstein alrededor de una de esas galaxias. Debido a que el efecto de lente recoge la luz que de otro modo no se difundiría ante los ojos o un telescopio, la imagen de la galaxia anfitriona no está tan dividida como multiplicada, explicó Adi Zitrin, un miembro del equipo del Instituto de Tecnología de California.

«Simplemente vemos más apariciones que lo que veríamos si la lente no estuviese presente», dijo.

Hasta ahora la supernova, llamada así en honor a un astrofísico noruego, Sjur Refsdal, se ha detectado en sólo las cuatro imágenes de la Cruz de Einstein. Sobre la base de modelos de computadora del cúmulo, el Dr. Kelly y sus colegas sospechan que la Supernova Refsdal ha aparecido antes, alrededor de 1964 y 1995, en otras imágenes ampliadas de la galaxia espiral.

Debe aparecer de nuevo en el mismo grupo en los próximos años en otras partes, predice el equipo del Dr. Kelly. El momento exacto de la reaparición de la Supernova Refsdal depende de cómo se distribuye la materia oscura en el cúmulo de galaxias, lo que les dirá a los astrónomos mucho acerca de una parte del universo que, de otra manera, no pueden ver. Cuanto más larga sea la longitud del camino, o más fuerte sea el campo gravitatorio que el rayo de luz atraviese, más se retrasará.

Debido a la expansión del universo, la estrella y su galaxia se alejan de nosotros a tal velocidad que, de acuerdo con la relatividad, los relojes allí parecen funcionar notablemente más lentamente que los relojes aquí. Como resultado, dos meses desde el punto de vista de la supernova corresponde a casi seis meses en la Tierra.

 

 

Desde nuestro punto de vista, dijo el Dr. Kelly, «está pasando en cámara lenta.»

Una estrella podría morir una sola vez, pero con el telescopio de Einstein, si usted sabe dónde buscar, se puede verla gritar para siempre.

Fuente: Dennis Overbye en The New York Times. Aportado por Eduardo J. Carletti

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