Este efecto de lente gravitacional, que ya predijo Einstein, será utilizado por el Telescopio Espacial SIM PlanetQuest de la NASA para realizar la primera observación real de la materia oscura y de otras sustancias misteriosas de la galaxia.

Imagen del Telescopio Espacial Hubble de galaxias en el cúmulo conocido como Abell 2218, que actúa aquí como lente gravitacional. El cúmulo es tan masivo y tan compacto que la gravedad curva y enfoca la luz de las galaxias que se encuentran detrás de él, distorsionándola en forma de largos arcos tenues.

"No podría salir nevando, se instalaría sobre mi, exponiéndome. La lluvia también, haría de mí un contorno acuoso, una superficie brillante de hombre, una burbuja."

-- "El Hombre invisible" H.G. Wells

(PLANETQUEST) -- Aunque no se le podía observar directamente, el hombre invisible sabía que su presencia podía ser traicionada por su efecto en las cosas visibles. Empleando un principio similar, un equipo liderado por Andrew Gould de la Universidad del Estado de Ohio, tratará de cazar objetos celestes difíciles de ver, como los agujeros negros o la materia oscura, observando cómo afectan a la luz que proviene de estrellas situadas detrás de ellos.

Este efecto de "lente gravitatoria", que ya predijo Albert Einstein, ha sido detectado repetidamente en observaciones terrestres. Pero el Telescopio Espacial SIM PlanetQuest de la NASA, permitirá al equipo de Gould utilizar las lentes de Eistein de una forma que nunca fue posible hasta ahora. Esperan realizar la primera observación real de la materia oscura, sustancia misteriosa que, sin embargo constituye el 90% de la galaxia. También investigarán qué parte de la galaxia suponen las estrellas ordinarias y que parte suponen objetos más exóticos de los que no se puede obtener imágenes directas con los telescopios actuales.

"Somos capaces de medir los objetos basándonos en su masa en lugar de su luz, y podemos hacer un censo de todos los objetos independientemente de que brillen o no", afirma Gould. "Los objetos obscuros tales como los agujeros negros, las estrellas de neutrones, las enanas blancas y marrones. Estos objetos son los más interesantes para la ciencia ya que no sabemos realmente cuántos hay".

El anillo mágico de Einstein

El análisis que quiere realizar el equipo de Gould requiere que determinar la distancia y masa de los objetos cósmicos que quieren ser capaces de ver. La clave para esta tarea aparentemente imposible radica en un fenómeno denominado "anillo de Einstein".

Este gráfico ilustra el principio de microlente gravitacional. El observador en la Tierra ve que el brillo de la estrella (más distante) aumenta enormemente cuando la estrella-lente (mas cercana) pasa delante. Un planeta que orbite la estrella-lente puede causar una variación en el brillo tal y como se muestra aquí.

Einstein predijo que el campo gravitatorio de un objeto masivo actuaría como una lente curvando la luz que pase junto al objeto. Si sucede que la Tierra, la lente y una estrella distante están alineadas, los astrónomos en la Tierra, con un telescopio con la suficiente potencia, verían el objeto luminoso distante como un anillo alrededor del objeto-lente en el medio. Si el alineamiento no fuera perfecto entonces se verían imágenes gemelas del objeto de fondo. Más aún, la imagen brillaría más durante el fenómeno de lente, ya que la luz que normalmente no alcanzaría la Tierra, sería dirigida hacia ella. (Hacer click para ver imágenes de anillos de Einstein.)

Tanto el tamaño del anillo, como el brillo o la duración de suceso, proporcionan pistas sobre la distancia y masa del objeto-lente. Pero los telescopios terrestres, limitados por el tamaño y la distorsión de la atmósfera, no pueden observar los anillos a menos que el objeto tenga la masa de una galaxia o un grupo de galaxias. Cuando una lente tiene únicamente la masa de una estrella, la imagen de la estrella de fondo será deformada sólo una millonésima parte, demasiado poco para ser apreciado por un telescopio. Este efecto de lente gravitacional no perceptible se denomina "microlente".

Los telescopios terrestres pueden medir la diferencia de brillo de la estrella de fondo debido al efecto microlente, pero eso añadido a la medición del tiempo del evento no es suficiente para calcular la masa y distancia del objeto-lente.

Para completar las piezas del puzzle, el equipo de Gould recurrirá al SIM PlanetQuest.

Una diferencia de 10 centavos

El SIM será capaz de realizar las medidas de brillo de un fenómeno de microlente al mismo tiempo que los telescopios terrestres pero con una posición ventajosa de 25 millones de millas alejado de la Tierra, dando a los astrónomos una visión estereoscópica de la lente. "Es como mirar algo con dos ojos en lugar de uno", explica Anddy Boden del Tecnológico de California, uno de los co-investigadores del estudio "y por lo tanto se puede tener una percepción más profunda del problema".

Concepto artístico del SIM PlanetQuest, cuyo lanzamiento está programado para el final de esta década.

El SIM no será capaz de resolver (hacer visible) el anillo de Einstein o las imágenes gemelas cuando encuentre una microlente, pero podrá señalar el lugar donde la luz en uno de los lados de la imagen ligeramente curvada equilibra la luz del otro lado, una posición denominada centroide. La medición del diminuto desplazamiento del centroide durante y después del suceso microlente, ayudará a los científicos a determinar el tamaño del anillo de Einstein y a deducir la masa del objeto.

"El centroide se deflecta unas pocas decenas de micro-arcsecs (segundo de arco)", afirma Gould. "Si toma una moneda de 10 centavos, la pone de canto y la coloca en la luna, eso es un micro-arcsec".

El SIM dispondría de una gran oportunidad para, utilizando el efecto microlente, categorizar los constituyentes del núcleo y el disco de la galaxia. "Hay alrededor de 50 millones de estrellas fuente ahí fuera y vamos a controlarlas todas", ha declarado Gould. "Los objetos van a pasar delante de alguna fracción de estas estrellas fuente, suficientemente cerca (alineándose con la Tierra) para ser afectadas por una microlente".

Seguir la pista de la materia oscura en el halo de la galaxia requerirá mucha más paciencia, ya que hay menos estrellas de fondo disponibles para que sean eclipsadas cuando se mire al exterior desde el plano de la galaxia.

"Tendremos suerte si disponemos de cinco eventos en el total del experimento SIM que podamos medir por este procedimiento" comenta Gould. "Pero si tuviéramos cinco y midiéramos incluso tres de ellos en medio de ninguna parte, eso sería prueba evidente de que se trata de materia oscura". (Más sobre investigación de la materia oscura.)

Preguntado sobre qué encuentra más excitante en el experimento, Gould responde, "Supongo que poder buscar cosas que no podemos ver. Me resulta asombroso". H.G. Wells probablemente hubiera estado de acuerdo.

Sujeta la galaxia, MACHO Los telescopios terrestres han observado un número de sucesos de microlente en la dirección de la Gran Nube de Magallanes y en la Pequeña Nube de Magallanes, un par de galaxias enanas que orbitan alrededor de la Vía Láctea. Pero los científicos no se ponen de acuerdo respecto a la localización de estas lentes. Esta es una cuestión clave ya que si las lentes están en el disco de la Vía Láctea o en una de las galaxias enanas, entonces están causados por estrellas ordinarias. Pero si estas lentes están en el vasto espacio entre las galaxias (parte del halo de nuestra galaxia donde las estrellas ordinarias son escasas) entonces sería debido probablemente a objetos hipotéticos llamados Objetos Condensados Masivos de Halo (Massive Condensed Halo Objects, MACHOs). Estos serían objetos con la mitad de la masa de nuestro Sol que se ha teorizado constituyen entre el 10 y el 20% de la materia oscura, cuya influencia gravitacional se cree mantiene unida a nuestra galaxia y evita que se disgregue mientras gira. El SIM PlanetQuest permitirá a los astrónomos localizar los objetos-lente que encuentren y determinar si son o no MACHOs.

Traductor: Jesús Canive
Fecha original : 2006-05-08