Materia oscura 2 [Antonio Burgos]

@Javier Burgos

Lentes gravitacionales

Más pruebas adicionales para la existencia de la materia oscura nos las aporta uno de los fenómenos más espectaculares y maravillosos que nos ofrece la naturaleza y que fueron predichos por la teoría general de la relatividad de Einstein: Las lentes gravitacionales.

Al igual que una lente de vidrio es capaz de desviar la dirección de un rayo de luz que pase por ella, un intenso campo gravitatorio es capaz de desviar la trayectoria del rayo de luz como si fuese una lente. Entonces, si tenemos en nuestra línea de visión un cúmulo galáctico  y, por ejemplo, una galaxia detrás de ese cúmulo, la luz de la galaxia es desviada por el cúmulo permitiéndonos ver una imagen de la galaxia que en principio era inaccesible.

El esquema siguiente lo explica con claridad.

Según esté distribuida la masa del cúmulo esa imagen aparecerá deformada en forma de múltiples imágenes, o anillo brillante (anillo de Einstein), o como arcos alrededor de las galaxias del cúmulo. Además estarán amplificadas convirtiendo el cúmulo en un gran telescopio natural que nos permite ver objetos a grandísimas distancias y por lo tanto formados muy atrás en el tiempo, objetos a los que sería imposible acceder aunque tuviésemos los más grandes telescopios imaginables.

La imagen de la izquierda es un anillo de Einstein, es la imagen distorsionada de una galaxia justo detrás de la galaxia brillante. A la derecha una cruz de Einstein, cuatro imágenes del mismo objeto que está detrás.           

En este enlace vemos cómo se forma un anillo de Einstein. Lente gravitatoria de galaxias distantes con formación estelar.

Esta imagen del cúmulo llamado Abell 2218 que tiene más de 250 galaxias a una distancia de unos 3000 millones de años luz, nos permite ver arcos alargados y brillantes que son imágenes de galaxias distorsionadas que están detrás del cúmulo. Las zonas marcadas en la foto arriba y abajo son imágenes múltiples de una galaxia tan lejana que se formó cuando el universo tenía unos pocos cientos de millones de años. Distancia aproximada 13000 millones de años-luz.  

Esta foto del Hubble muestra unos filamentos rodeando un cúmulo que es la imagen distorsionada, por lente gravitacional, de una galaxia distante 10.000 millones de años-luz. El cúmulo está a 5000 millones de años-luz y la galaxia parece 20 veces más grande y tres veces más brillante que las galaxias de sus características.

El estudio de estas imágenes permite elaborar un mapa tridimensional de la distribución de masa del cúmulo que forma la lente, y se concluye lo que ya esperamos: si sólo consideramos la masa  visible y el gas intergaláctico los efectos de la lente gravitacional serían mucho menores. Hay una gran cantidad de materia oscura distinta de la “normal” que es responsable del efecto y cuya cantidad es consistente con las estimadas por los otros procedimientos vistos más arriba.

No me resisto a compartir esta broma “cósmica” de la naturaleza. Este es el cúmulo del gato de Cheshire, personaje de Alicia en el país de las maravillas. En el vemos dos galaxias como los ojos, el falso color púrpura es gas caliente y los hilos que rodean la cabeza y le dan la sonrisa galaxias distantes distorsionadas por efecto lente. Por supuesto la materia oscura no la vemos pero es la responsable del efecto.

Antonio Burgos Díaz


Ilustración de portada: Javier Burgos

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