Imagen de la galaxia NGC 6505: el anillo de Einstein creado por esta lente gravitatoria puede verse en el centro de la imagen.(Crédito de la imagen: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, procesamiento de imágenes por J.-C. Cuillandre, T. Li)
El telescopio espacial Euclid ha descubierto, por casualidad, su primer anillo de Einstein, y es absolutamente impresionante. Más allá de su atractivo estético, este anillo de Einstein perfectamente circular ha permitido a los investigadores «pesar» la materia oscura en el corazón de una galaxia situada a casi 600 millones de años luz.
La nave espacial de la Agencia Espacial Europea (ESA), que despegó en julio de 2023, divisó su primera lente gravitacional fuerte mientras comenzaba a construir el mapa en 3D más preciso jamás realizado del universo jamás creado.
El mapa se adentrará en 10.000 millones de años de historia cósmica, ayudando a los científicos a investigar los misterios del universo oscuro: la materia y la energía oscuras. De ahí el apodo no oficial de Euclides: «el detective del universo oscuro».
La lente gravitatoria en cuestión es la galaxia NGC 6505, situada a unos 590 millones de años luz. Aunque parezca una distancia increíble, en realidad está relativamente cerca para tratarse de una lente gravitatoria.
«Esta primera lente gravitatoria fuerte descubierta por Euclid tiene características únicas», afirmó en un comunicado Massimo Meneghetti, miembro del equipo e investigador del Instituto Nacional de Astrofísica. «Es realmente raro encontrar una galaxia relativamente cercana a nosotros, como esta encontrada en el catálogo NGC (Nuevo Catálogo de Galaxias), uno de los catálogos de galaxias cercanas que actúa como lente gravitacional fuerte».
Generalmente, las galaxias tan cercanas a la Vía Láctea no son capaces de enfocar la luz de las fuentes de fondo con la suficiente fuerza como para formar imágenes múltiples, es decir, a menos que contengan enormes cantidades de materia en sus regiones centrales.
Una imagen ampliada del anillo de Einstein creado por la lente gravitatoria en forma de galaxia NGC 6505. (Crédito de la imagen: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, procesamiento de imágenes por J.-C. Cuillandre, T. Li)
La luz que forma el anillo perfecto de Einstein visto por Euclides procede de una galaxia mucho más lejana. Es tan lejana que lleva viajando hasta nosotros unos 4.400 millones de años, lo que significa que cuando salió de su fuente, el sistema solar tenía unos 200 millones de años.El equipo que está detrás de esta investigación la ha apodado «lente de Altieri» en honor a su descubridor, el astrónomo Bruno Altieri. «La formación de anillos de Einstein completos como el de NGC 6505 es un acontecimiento aún más raro porque requiere que la galaxia lente y la galaxia fuente estén perfectamente alineadas con nuestro telescopio», continúa Meneghetti. «Por estas razones, no esperamos que Euclid observe muchas lentes como la de NGC 6505». «Incluso teniendo en cuenta la gran área de cielo que se cubrirá durante la misión, esperamos poder descubrir como mucho 20 lentes como ésta».
¿Qué son los anillos de Einstein?
Una infografía explica los entresijos de las lentes gravitacionales (Crédito de la imagen: Robert Lea/NASA, ESA & L. Calçada)
Los anillos de Einstein comparten su nombre con el físico más famoso de la historia porque surgen de un elemento de la teoría de la relatividad general de Einstein de 1915, llamado «lente gravitacional.»
Como resultado de la lente gravitacional, tal y como se ha explicado anteriormente, un único cuerpo emisor de luz de fondo puede aparecer en múltiples lugares en una única imagen tomada por un telescopio como Euclides. Estos objetos pueden formar arreglos como anillos de Einstein, cruces de Einstein e incluso zig-zags de Einstein más raros.La lente gravitacional NGC 6505 fue descubierta por casualidad en uno de los primeros parches de cielo observados por Euclid, apenas dos meses después de su lanzamiento en julio de 2023 y durante su fase de verificación de la misión.
Como se ha explicado anteriormente, la distribución de la luz de una fuente de fondo está intrínsecamente ligada a la masa de la lente gravitatoria, en este caso, NGC 6505.
Esto significa que este anillo de Einstein puede utilizarse como sonda de la distribución de la masa de esa galaxia, incluida la masa de su materia oscura, que de otro modo sería invisible.
Imagen de la galaxia NGC 6505: el anillo de Einstein creado por esta lente gravitatoria puede verse en el centro de la imagen. (Crédito de la imagen: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, procesamiento de imágenes por J.-C. Cuillandre, T. Li)
Además, como la lente de Altieri tiene un radio menor que NGC 6505, el equipo pudo investigar la composición y estructura de las regiones centrales de la galaxia, donde está dominada por estrellas y donde la materia oscura es menos prominente.
«Dado que las lentes gravitacionales son el método más preciso para medir la masa, al combinar el modelo de anillo de Einstein y la distribución de estrellas en la galaxia, pudimos medir que la fracción de masa compuesta por materia oscura en el centro de la lente es sólo del 11 por ciento», dijo Giulia Despali, miembro del equipo de la Universidad de Bolonia. «Recordemos que la materia oscura constituye alrededor del 85 por ciento de la materia total de nuestro universo, por lo que las regiones centrales de las galaxias son realmente peculiares».
El equipo pudo medir con precisión las propiedades de NGC 6505. Esto reveló una estructura compleja que varía con la distancia desde el centro. También pudieron estimar la proporción de estrellas de baja masa respecto a las de alta masa, una cualidad denominada función de masa inicial. «Las nuevas observaciones de Euclid, por tanto, nos ayudan a comprender mejor tanto el universo oscuro como los procesos de formación y evolución de las galaxias», prosigue Despali.
Imágenes como este anillo de Einstein perfecto son manifestaciones de lentes gravitacionales fuertes, pero en el futuro, Euclid utilizará la distorsión gravitacional menor de las «lentes gravitacionales débiles» para estudiar el universo oscuro.Aunque se espera que Euclid descubra sólo unos 20 eventos de lentes gravitacionales fuertes como la lente de Altieri, se espera que el telescopio espacial encuentre más de cien mil lentes gravitacionales más en los 14.000 grados cuadrados del cielo que observará durante su misión.
El resultado será un mapa detallado de la distribución de la materia, tanto visible como oscura, en galaxias y cúmulos de galaxias a distintas distancias del universo local. Así, Euclid ayudará a estudiar la naturaleza y la evolución en el tiempo tanto de la materia oscura como de la energía oscura.La investigación del equipo se publicó el lunes (10 de febrero) en la revista Astronomy & Astrophysics.
