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Número especial de ‘Science’ por el centenario de la relatividad general

Una cruz de Einstein muestra cuatro veces la explosión de una estrella

Hace 50 años, se predijo que la luz de una explosión estelar podría seguir varios caminos a la vez alrededor de una lente gravitacional. Los astrónomos acaban de encontrar ese escenario en un cúmulo de galaxias, donde la luz de una remota supernova se presenta en cuatro imágenes en forma de cruz frente al telescopio espacial Hubble. El hallazgo ayudará a medir la expansión cósmica y poner a prueba la teoría de la relatividad general de Einstein, que ahora cumple cien años.

Una galaxia del cúmulo estelar MACS J1149.6 + 2223 incluye una cruz de Einstein, formada por las cuatro imágenes ampliadas (indicadas con flechas) de una remota supernova, cuya luz curvada adopta esta curiosa configuración. / NASA, ESA et al.

Gracias a las observaciones infrarrojas del telescopio espacial Hubble, un equipo internacional de astrónomos ha detectado cuatro imágenes de una supernova distante a la que han bautizado como Refsdal, en honor al astrofísico noruego que en 1964 planteó que la luz de una supernova o explosión estelar podría producir este fenómeno al atravesar una lente gravitacional.

Portada de 'Science' que conmemora los 100 años de la teoría de la relatividad general.

En este caso, la colosal ‘lupa’ la genera una galaxia espiral del cúmulo ACS J1149.6+2223, situado a 5.000 millones de años luz. Su gran masa y gravedad es capaz de curvar la luz que llega de la supernova Refsdal, localizada mucho más lejos –a unos 9.300 millones de años luz–, de tal forma que esta aparece cuatro veces y con un brillo 20 veces superior al real.

El resultado es lo que se denomina una ‘cruz de Einstein’, una figura que surge por la flexión de la luz por la presencia de lentes gravitacionales fuertes. Este efecto lo generan objetos tan masivos que curvan el espacio-tiempo, según propuso el famoso científico hace un siglo. De hecho, el estudio forma parte del número especial que la revista Science dedica esta semana al aniversario de la teoría general de la relatividad de Einstein.

Hasta ahora se habían visto cruces de Einstein reflejando algún cuásar lejano, pero ahora es la primera vez que se observa a una supernova con esta configuración. Los investigadores sugieren que este nuevo sistema se podrá emplear para poner a prueba la teoría de la relatividad general y medir la tasa de la expansión del universo.

Nueva imagen de la supernova en la próxima década

Además, sus cálculos permiten analizar la distribución de materia (oscura y 'normal’) en la galaxia espiral y su cúmulo, además de predecir que en los próximos diez años aparecerá una nueva imagen de la supernova. El motivo es que la luz puede tomar diferentes rutas alrededor o dentro de la lente gravitatoria, llegando a la Tierra en diferentes momentos.

La supernova aparece cuatro veces y con un brillo 20 veces superior al real por el efecto de una lente gravitacional

"Básicamente, lo que conseguimos es ver la supernova cuatro veces y medir los retrasos de tiempo entre sus llegadas a las diferentes imágenes, algo que nos ayudará a concocer mejor la supernova y el tipo de estrella de la que explotó, así como más datos sobre las lentes gravitatocionales", destaca el autor principal, Patrick Kelly, investigador de la Universidad de California en Berkeley (EE UU).

"Las lentes gravitatorias son como una lupa natural –añade–. Es como tener un telescopio mucho más grande, con el que podemos obtener aumentos de hasta cien veces observando a través de estos cúmulos de galaxias".

Cuando la fuente de luz, la lente y el observador están perfectamente alineados, se pueden originar anillos o, como en este caso, cruces de Einstein, dependiendo del aspecto que adquiera la luz al deformarse mientras atraviesa el entorno del objeto masivo.

El telescopio Hubble observa la supernova cuadruplicada por el efecto de lente gravitatoria. / NASA/ESA/GLASS/FrontierSN team

Referencia bibliográfica:

P.L. Kelly et al. “Multiple images of a highly magnified supernova formed by an early-type cluster galaxy lens”. Science, marzo de 2015.

Un cómic para celebrar la relatividad

La revista Science, además de dedicar su portada a los cien años de la teoría de la relatividad general enunciada por Albert Einstein entre 2015 y 2016, ha querido acercar las ideas de este físico al gran público a través de un cómic interactivo.

Para disfrutar del tebeo on line, solo hay que pinchar en este enlace:

'Relatividad general: una guía superrapida y superligera de la teoría que conquistó el universo'.

Fuente: SINC
Derechos: Creative Commons
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