Lentes Gravitatorias

 

País Cultural - Viernes 29.01.2010


Con la astrofísica uruguaya Verónica Motta

Las lentes de Einstein

Daniel Veloso



ALBERT EINSTEIN, con su Teoría General de la Relatividad, predijo que un rayo de luz que pasara cerca de un objeto muy masivo, como una estrella, se desviaría. La sorprendente explicación es que el espacio alrededor de la estrella está curvado. La teoría de Einstein predecía que la luz de una estrella lejana al pasar cerca del Sol sería desviada en un ángulo de 1.75 segundos de arco. En 1919, Arthur Eddington consiguió medir esta desviación durante un eclipse de Sol. El astrónomo inglés fotografió una estrella cuyos rayos de luz pasaban muy cerca del disco solar, en ese momento invisible gracias a la interposición de la Luna. La noticia de que la teoría había sido comprobada dio vuelta al mundo, convirtiendo a Einstein en una celebridad de la ciencia.

Décadas más tarde los astrónomos utilizaron la luz desviada por objetos muy lejanos y masivos como cúmulos galácticos, como lentes de aumento para ver otras galaxias que se encontraban detrás. Gracias a ello, fue posible ver galaxias muy débiles. La luz de éstas demoró millones de años en viajar hasta la Tierra, razón por la cual los astrónomos las ven tal como eran en el pasado. Cuanto más lejos se llega a ver, más cerca de los orígenes del universo se está.
Este fenómeno se llama lente gravitatoria y es el campo de estudio de la astrofísica uruguaya Verónica Motta. En febrero de 2008, junto a un equipo internacional de astrónomos, descubrió la galaxia más lejana y antigua conocida hasta entonces.

 El cielo del Sur. Verónica Motta vivió de niña en el balneario Salinas. Cuenta que su padre la alentó en su interés por la astronomía, pero el hecho decisivo fue cuando su maestra le prestó el libro El Universo, de Isaac Asimov. Después, en el liceo de Atlántida, tuvo buenos profesores de matemáticas y de astronomía. A mediados de los ochenta, como toda una generación, vio la serie de TV "Cosmos", de Carl Sagan, que la fascinó. "Reunía todo lo que me interesaba: arte y ciencia". En 1995 se licenció en Astronomía en la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República y en el 2002 se doctoró en Ciencias Físicas en el Instituto de Astrofísica de Canarias, Universidad de la Laguna, en Tenerife, España. 

  

Telescopios sobre el Cerro Paranal, Chile.

En 2003 se mudó a Santiago y hasta el 2006 se mantuvo concentrada en la realización de un postdoctorado conjunto entre la Pontificia Universidad Católica de Chile (PUC) y la Johns Hopkins University de Estados Unidos. En Chile fue contratada para formar parte del proyecto de búsqueda de las primeras galaxias del universo, utilizando cúmulos de galaxias que actúan como lentes gravitatorias. Este proyecto constaba de dos grupos: el grupo de la PUC que trabajaba con observaciones del telescopio VLT (Very Large Telescope), instalado sobre el cerro Paranal, en Chile. Y el grupo de la Johns Hopkins que trabajaba con datos del telescopio espacial Hubble.

Contratada en 2006 por la Universidad de Valparaíso creó un área de estudio de lentes gravitatorias, al tiempo que mantuvo la búsqueda de galaxias lejanas en colaboración con astrónomos europeos y estadounidenses.

El trabajo en la universidad también implica dar clases, investigar e intervenir en charlas de divulgación a escolares, liceales, universitarios y público en general. También da charlas en Uruguay, en el Planetario de Montevideo, generalmente en febrero, durante sus vacaciones.
Verónica Motta reconoce que ha logrado integrarse a la sociedad chilena. Cuenta que la astronomía en Chile ha crecido mucho en los últimos años con la instalación de grandes telescopios. Relata que el crecimiento es tal que Chile no cuenta con suficientes astrónomos. "Por eso hay muchos extranjeros en esta disciplina y creo que ellos son conscientes de este hecho y nos asimilan más fácilmente". Un ejemplo de esto es que en marzo de 2009 fue votada por sus colegas para ser parte de la Directiva de la Sociedad Chilena de Astronomía.

En esta foto se aprecia el efecto de lente gravitatorio 

causado por el Cúmulo galáctico Abell 2218.

 


Súper lupas. Las lentes gravitatorias son un fenómeno parecido al de los espejismos. El ejemplo más común es durante un día caluroso, ver al final de una carretera, en el horizonte, la imagen de un árbol al derecho y otro debajo al revés. "Esto ocurre porque los rayos de luz viajan por dos caminos distintos hacia nosotros. En un camino viajan en línea recta y llegan hasta nuestros ojos y vemos el árbol al derecho y en el otro camino los rayos de luz que van hacia el suelo se curvan debido a que el aire cerca del suelo está mucho más caliente. Esos rayos de luz siguen un camino curvo y también llegan hasta nuestros ojos y vemos el árbol invertido".
En el espacio ocurre un fenómeno similar, pero en este caso es la gravedad quien curva los rayos de luz, tal como lo explica la Teoría General de la Relatividad de Einstein. Cuando un rayo de luz pasa cerca de una galaxia, entonces su camino se curva. "Cuando una galaxia se interpone entre nosotros y una galaxia más lejana, lo que vemos son dos imágenes de la galaxia más lejana y a esto se le llama lente gravitatoria. En este efecto ambas imágenes son `espejismos` de la galaxia lejana".

 También las lentes aumentan la luz de los objetos lejanos como si se tratara de una gigantesca lupa. Un efecto curioso observable en las imágenes obtenidas por el Hubble utilizando las lentes gravitatorias, es cuando aparecen los anillos o las cruces de Einstein. Motta explica que con la imagen distorsionada los técnicos pueden "recomponer la forma de la fuente original". Para ello se hace un modelo matemático de la lente y se calcula como se vería la fuente "revirtiendo" el efecto. Así se obtiene la imagen de la galaxia oculta por el objeto que sirvió de lente.

Esta es una ilustracion mostrando las "épocas cósmicas" del Universo desde el Big Bang hasta el presente. La recientemente descubierta galaxia A 1689-zD1 aparece indicada en el dibujo, sólo 700 millones después de la Gran Explosión.

El universo primitivo. En febrero de 2008 surgió la noticia de que un grupo de astrónomos, entre los que se encontraba Verónica Motta, había descubierto la galaxia más lejana hasta el momento. Nombrada como A1689-zd1, su luz demoró 12,8 mil millones de años en llegar hasta la Tierra. Menor en tamaño que la Vía Láctea, es descrita como una protogalaxia, una galaxia en formación. "La vemos cuando el universo tenía el 5% del tamaño actual". Motta explica que aún es pronto para saber si estaba formada por estrellas muy masivas, ya que "ésta es la galaxia más lejana, y la única por ahora a esa distancia, así que no podemos generalizar con sólo un objeto conocido". Los modelos teóricos predicen que las primeras galaxias tendrían este tipo de estrellas, pero "también los modelos predecían que no podrían verse galaxias tan lejanas y sin embargo encontramos una".

Galaxia A 1689-zD1 (en los recuadros de la izquierda).

El problema de obtener más información de sus estrellas es que la galaxia A1689-zd1 "es tan débil y nos llegan tan pocos fotones, que no es posible tomar un espectro y determinar su composición química".
Verónica Motta piensa que aún se podrá ver más lejos con los nuevos telescopios espaciales como el James Webb que operará en la órbita terrestre en 2013, pero aclara que existe un límite. "Hubo una época al comienzo del universo, en que los fotones no podían escapar de la `sopa` de partículas elementales que lo formaba, así que no podremos ver más allá".

Actualmente Motta tiene varios proyectos de investigación en curso, sobre lentes gravitatorias. "Un proyecto busca el porcentaje de agujeros negros en galaxias lente, otro la proporción de materia oscura respecto a materia bariónica o normal, en grupos de galaxias lente y por supuesto todavía participo en la búsqueda de galaxias lejanas".
Hoy se conocen ciento cincuenta lentes gravitatorias y, como lo recuerda Verónica Motta, cada vez que se encuentra una nueva, se está comprobando la Teoría General de la Relatividad de Einstein.





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