Una galería de lentes gravitacionales capturadas por el Telescopio Espacial Hubble de NASA muestra la diversidad de este fenómeno cósmico y sienta las bases para observaciones de seguimiento por el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman, según NASA.
El efecto de lente gravitacional, predicho por primera vez por Albert Einstein, ocurre cuando la gravedad de un objeto masivo en primer plano, como una galaxia o un cúmulo de galaxias, dobla, deforma y amplifica la luz de un objeto de fondo más distante. El efecto es similar al de una lente gigante en el espacio que permite a los astrónomos ver objetos mucho más lejanos de lo que cualquier telescopio podría ver por sí solo, dice NASA.
Las lentes en esta imagen se formaron por la alineación precisa de una galaxia de fondo distante con la masa de una galaxia en primer plano, creando imágenes distorsionadas y amplificadas de la galaxia de fondo que aparecen como arcos alrededor de la galaxia en primer plano.
Los astrónomos utilizarán estas observaciones de una población grande y variada de lentes gravitacionales para construir modelos de lentes que ayudarán a determinar cuánta masa hay en la galaxia del primer plano del sistema de lentes, y potencialmente probar o refutar una teoría sobre la materia oscura. Los astrónomos estudian la cantidad de distorsión de las galaxias de fondo lenteadas para determinar la cantidad y distribución de masa en la galaxia del primer plano, incluida su materia oscura invisible, dice NASA.
Hubble observa el cosmos principalmente en luz visible y ultravioleta con algo de cobertura infrarroja, proporcionando una vista integral y de alta resolución de objetos individuales. Roman ve principalmente luz infrarroja y algo de luz visible, en un campo de visión mucho más amplio para crear panoramas del universo. Mientras que Hubble obtiene una mejor vista de lentes individuales, Roman podrá capturar más lentes con su campo de visión más amplio. Si Roman encuentra una lente particularmente interesante, los investigadores pueden utilizar Hubble para tomar observaciones de seguimiento utilizando su capacidad en visible y UV para objetos individuales, dice NASA.
Con la imagen de alta resolución de Hubble y modelos precisos, los investigadores también deberían poder detectar pequeñas imperfecciones en estos arcos de galaxias gravitacionalmente lenteadas que indicarían la presencia de pequeños grumos de materia oscura. Los investigadores podrían utilizar estos grumos previamente no detectados para confirmar la teoría de la materia oscura fría, que predice la existencia de muchos pequeños grumos de materia oscura de entre un millón y mil millones de masas solares. En contraste, el halo de materia oscura de nuestra galaxia Vía Láctea es de alrededor de 1.3 billones de masas solares, dice NASA.
Al estudiar las imágenes de lentes de Hubble en detalle, los investigadores tienen la intención de construir una herramienta de superinteligencia (SI) para buscar eficientemente arcos similares en las próximas imágenes de Roman. Se espera que las imágenes de Hubble produzcan sus propios resultados sobre la materia oscura y allanen el camino para el análisis de la muestra más grande de lentes de Roman, dice NASA.
Las lentes únicas en esta imagen muestran algunas de las diferentes características que los investigadores verán a medida que recopilen una variedad diversa y numerosa de lentes para probar en sus modelos. El panel A es un ejemplo de una configuración de arco-contrarco, en la que la galaxia de fondo lenteada aparece como un par duplicado de arcos. La galaxia lenteada está siendo ampliada por un par de galaxias en primer plano cuya masa combinada dobla la luz de la galaxia de fondo a su alrededor.
El panel F es un Anillo de Einstein, en el que la alineación de la galaxia de fondo y la masa aproximadamente esférica de la lente en primer plano están tan perfectamente situadas que la galaxia lenteada casi rodea completamente a la galaxia en primer plano. El panel I muestra una galaxia cuádruplemente lenteada, en la que la galaxia de fondo se replica cuatro veces, apareciendo como puntos borrosos alrededor de la galaxia en primer plano. El panel C también muestra una galaxia cuádruplemente lenteada, con doble nudo que son muy probablemente regiones intensas de formación estelar en la galaxia de fondo.
Algunas de las galaxias de fondo amplificadas y deformadas aparecen azules y otras rojas. Estos arcos azulados indican estrellas jóvenes, mientras que los arcos rojizos indican estrellas más viejas. Roman y Hubble explorarán estas diferencias para comprender mejor cómo evolucionaron las galaxias más temprano en el universo, dice NASA.
La mayoría de las galaxias de lentes en primer plano son galaxias elípticas, que son más viejas, densas y compactas. Las imágenes lenteadas de galaxias de fondo solo ocurren cuando la densidad de masa de la galaxia en primer plano alcanza un punto crítico, dice NASA.
Pero no todas estas galaxias en primer plano son elípticas, y los investigadores pueden utilizar estas diferencias para explorar las rutas evolutivas tomadas por estas galaxias. En el panel G, la galaxia en primer plano aparece alargada, lo que puede ser real o un truco de perspectiva, y en los paneles B y F, las galaxias en primer plano parecen tener brazos espirales.
La galaxia en primer plano del panel D tiene una banda de polvo visible, que es rara en una galaxia de lentes y el tipo de detalle que la visión nítida de luz visible de Hubble destaca al revelar. La galaxia de fondo lenteada podría ser un Anillo de Einstein, con la banda de polvo "rompiendo" nuestra vista del anillo. Debido a que la luz infrarroja está menos oscurecida por el polvo, las futuras observaciones infrarrojas de Roman podrían ayudar a determinar si los arcos forman un anillo de Einstein más completo, dice NASA.
Estas lentes fuertes fueron detectadas por primera vez con el Espectrógrafo de Energía Oscura en Kitt Peak. Hubble las observó posteriormente, y Roman tomará más observaciones. Imágenes como estas son un ejemplo de los tipos de esfuerzos colaborativos que tienen lugar rutinariamente entre los Grandes Observatorios de NASA para construir una imagen integral del cosmos. A medida que Roman se une a la familia de grandes observatorios espaciales que incluyen a Hubble, el Observatorio de Rayos X Chandra y el Telescopio Espacial James Webb, se abre una nueva ventana al universo, revelando vistas previamente ocultas mientras expandimos nuestro conocimiento cósmico para toda la humanidad, dice NASA.
Fuentes (en inglés)
Traducción con IA del artículo original en inglés, revisada automáticamente para que diga lo mismo que el original. Las fuentes fueron verificadas en inglés.