Lente gravitacional

Esquema de trayectorias de luz en una lente gravitatoria. Las imágenes de objetos distantes adquieren forma de arcos rodeando el objeto masivo intermedio.

Efectos de lentes gravitacionales observados en una imagen del telescopio espacial Hubble. La lente está formada por el clúster de galaxias Abell 1689. Ampliada muestra imágenes extendidas en arcos de galaxias distantes.

Simulación del efecto de lente gravitatorio (agujero negro), al pasar por delante de una galaxia de fondo.

Es la formación conocida como la Cruz de Einstein, cuatro imágenes del mismo cuásar lejano aparecen alrededor de una galaxia en primer plano debido a las lentes gravitacionales fuertes.

En astrofísica una lente gravitatoria, también denominada lente gravitacional, se forma cuando la luz procedente de objetos distantes y brillantes como quasares se curva alrededor de un objeto masivo (como una galaxia) situado entre el objeto emisor y el receptor.

Las lentes gravitacionales fueron predichas por la teoría de la relatividad general de Einstein. En el año 1919 se pudo probar la exactitud de la predicción. Durante un eclipse solar el astrónomo Arthur Eddington observó cómo se curvaba la trayectoria de la luz proveniente de estrellas distantes al pasar cerca del Sol, produciéndose un desplazamiento aparente de sus posiciones. Los fenómenos de lentes gravitatorias pueden utilizarse para detectar la presencia de objetos masivos invisibles, tales como agujeros negros, la materia oscura e incluso planetas extrasolares.

Hay tres clases de fenómenos de lente gravitacional:

1. Fuerte: distorsiones fácilmente visibles tales como formación de anillos de Einstein, arcos y múltiples imágenes.
2. Débiles: distorsión débil de los objetos de fondo que puede ser detectada únicamente analizando un gran número de los objetos de fondo.
3. Microlente: sin distorsión aparente en la forma pero con variaciones débiles de la intensidad de luz de los objetos de fondo.

Una lente gravitacional actúa en todo tipo de radiación electromagnética y no únicamente en luz visible. De hecho, este tipo de lentes carecen de aberración cromática, es decir, su efecto no depende de la longitud de onda de la luz sobre la que actúan, sino que es igual para todos los rangos del espectro electromagnético, sea éste óptico, infrarrojo, ultravioleta o cualquier otro. Esto permite poder analizar los objetos amplificados por la lente mediante las técnicas habituales de fotometría o espectroscopía astronómicas. Efectos de lentes gravitacionales han sido propuestos sobre la radiación de fondo de microondas y sobre algunas observaciones de radio y rayos x.

Aplicaciones astronómicas

Las lentes gravitacionales pueden utilizarse como en un telescopio para observar la luz procedente de objetos muy lejanos. Investigadores americanos fueron capaces de detectar la galaxia más lejana conocida gracias al efecto de lente gravitacional ejercido por la agrupación de galaxias Abell 2218. Estas observaciones fueron realizadas con el Telescopio espacial Hubble (15 de febrero de 2004). Tres planetas extrasolares han sido descubiertos también en eventos de microlentes gravitacionales. Esta técnica permitirá detectar la presencia de planetas de masa terrestre alrededor de estrellas parecidas al Sol si estos son comunes.

Además se pueden usar en sentido completamente inverso: a partir de la deformación de las fuentes de fondo se puede deducir la distribución de masa del objeto que hace de lente. Esto es especialmente útil en el caso de cúmulos de galaxias, como el ya mencionado Abell 2218 o muchos otros. Esta técnica tiene la ventaja de que es capaz de rastrear también la materia oscura del cúmulo.

Simulación gráfica

La imágen de la derecha muestra una simulación del efecto de lente gravitacional causado por un agujero negro de Schwarzschild al pasar por delante de una galaxia de fondo. Una imagen secundaria de la galaxia se puede ver dentro del radio de Einstein del agujero negro en el lado opuesto de la galaxia. La imagen secundaria crece (quedándose dentro del anillo de Einstein) a medida que la imagen principal se acerca al agujero negro. El brillo superficial de las dos imágenes se mantiene constante, pero su tamaño angular varía, por lo tanto, produciendo una amplificación de la luminosidad de la galaxia vistas por un observador distante. La amplificación máxima se produce cuando la galaxia (o en este caso una parte brillante de la misma) esta exactamente detrás del agujero negro.

Véase también

• Anillo de Einstein

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Lente gravitacional. Commons
• Home.Earthlink.net (lentes gravitacionales).
• Perso.Wanadoo.es (microlentes gravitatorias).
• Cfa-www.Harvard.edu (Gravitational Lens Data Base Harvard Center for Astrophysics, galería de imágenes; en inglés).
• UK.Arxiv.org («A planetary microlensing event»; artículos técnicos; en inglés).
• Arxiv.org («A Jovian-mass Planet in Microlensing Event OGLE-2005-BLG-071» artículos técnicos; en inglés).