Espejismo cósmico: una lente gravitatoria y lo que puede hacer. |
Combinando una “lente de aumento” natural doble con el poder del Telescopio Muy Grande o VLT (Very Large Telescope = Telescopio Muy Grande) de ESO, los astrónomos han escudriñado las regiones interiores del disco que rodea a un agujero negro supermasivo que se encuentra a diez mil millones de años-luz de distancia. Pudieron así estudiar el disco con un nivel de detalle mil veces superior al de los mejores telescopios del mundo, proporcionando la primera confirmación observacional de los modelos teóricos prevalentes de tales discos.
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ESO PR Photo 47a/08 – La Cruz de Einstein La Cruz de Einstein y la galaxia que causan este “espejismo cósmico”, vistas por el instrumento FORS. Esta configuración en forma de cruz consiste en cuatro imágenes de una fuente muy distante, que son el resultado del efecto de lente gravitatoria predicho por Einstein. La fuente de luz es un quasar que se encuentra a 10 000 millones de años-luz de distancia, mientras que la galaxia “lente” está diez veces más cerca. © ESO/F. Courbin et al. |
El equipo de astrónomos europeos y estadounidenses estudió la “Cruz de Einstein”, un famoso espejismo cósmico. Esta configuración en forma de cruz es el resultado de una “lente cósmica” producido por una galaxia en primer plano, un efecto predicho por Albert Einstein como una consecuencia de su teoría de relatividad general.
La fuente de luz en la Cruz de Einstein es un quasar que se encuentra aproximadamente a unos diez mil millones de años-luz de distancia, mientras que la galaxia en primer plano que hace de lente se encuentra diez veces más cerca. La luz del quasar es curvada en su camino y magnificada por el campo gravitatorio de la galaxia lente.
Este efecto de magnificación, conocido como “macro-lente”, en el cual una galaxia juega el papel de una lente cósmica magnificadora o de un telescopio natural, prueba ser muy útil en astronomía ya que permite observar objetos distantes que de otra forma serían demasiado tenues como para explorar utilizando los telescopios actualmente disponibles.
“La combinación de esta magnificación natural con el uso de un gran telescopio nos proporciona los detalles más finos jamás obtenidos”, explica Frédéric Courbain, líder del programa que estudia la Cruz de Einstein con el Telescopio Muy Grande de ESO (European Southern Observatory = Observatorio Austral Europeo).
Además del efecto de lente producido por la galaxia, las estrellas de la misma actúan como lentes secundarias que producen una magnificación adicional. Esta magnificación secundaria se basa en el mismo principio que el de “macro-lente”, y como las estrellas son mucho más pequeñas que las galaxias, se lo conoce como efecto de “micro-lente”.
Como las estrellas se mueven en la galaxia lente, la magnificación micro-lente también cambia con el tiempo. Desde la Tierra, la luminosidad de las imágenes del quasar (cuatro en el caso de la Cruz de Einstein) parpadea alrededor de un valor promedio, debido al efecto micro-lente. El tamaño del área magnificada por las estrellas en movimiento es de unos pocos días-luz, es decir, comparable en tamaño con el disco de acreción del quasar.
El mecanismo de micro-lente afecta varias regiones de emisión del disco en formas diferentes, con las regiones más pequeñas siendo las más magnificadas. Como las regiones de tamaño diferente tienen también colores (o temperaturas) diferentes, el efecto neto de micro-lente es producir variaciones de color en las imágenes del quasar, además de las variaciones de luminosidad.
Al observar en detalle estas variaciones a lo largo de varios días, los astrónomos pueden medir cómo se distribuyen la materia y la energía alrededor del agujero negro que acecha dentro del quasar. Los científicos observaron la Cruz de Einstein tres veces por mes a lo largo de un período de tres años utilizando el VLT, monitoreando todos los cambios de color y luminosidad de las cuatro imágenes.
“Gracias a este conjunto único de datos, pudimos demostrar que la radiación más energética es emitida en el día-luz central a partir del agujero negro supermasivo y, lo que es más importante, que la energía disminuye con la distancia al agujero negro en una forma casi exactamente igual a la predicha por la teoría”, dice Alexander Eigenbrod, quien completó en análisis de los datos.
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ESO PR Photo 47b/08 – La Cruz de Einstein, aumentada- Acercamiento de la Cruz de Einstein, tal como fue observada por el instrumento SINFONI del VLT. SINFONI utiliza la técnica de óptica adaptable lo que elimina la distorsión atmosférica. La burbuja central es el núcleo de la galaxia lente, rodeada por las cuatro imágenes del lejano quasar. © ESO/F. Courbin et al. |
La utilización de los efectos de macro-lente y de micro-lente, unidos al ojo gigante del VLT, permitió a los astrónomos sondear regiones en escalas tan pequeñas como una millonésima de arcosegundo. Esto corresponde al tamaño de una moneda de un euro vista a una distancia de cinco millones de kilómetros, es decir, unas trece veces la distancia Tierra-Luna. “Esto es mil veces mejor de lo que puede ser obtenido utilizando técnicas normales con cualquier telescopio existente”, agrega Courbin.
La medición de la forma en que la temperatura se distribuye alrededor del agujero negro central es un logro único. Existen varias teorías para la formación y alimentación de los quasares, cada una de las cuales predice un perfil diferente. Hasta ahora, ninguna observación directa e independiente de un modelo había permitido a los astrónomos validar o invalidar cualquiera de estas teorías existentes, particularmente para las regiones centrales del quasar. “Esta es la primera medición directa y precisa del tamaño del disco de acreción del quasar con color, independiente de cualquier modelo”, concluye el miembro del equipo Georges Meylan.
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VLT de ESO en Paranal, Chile. © ESO |
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Artículo original: ESO Press Release 47/08.
Título: “Astronomers Dissect a Supermassive Black Hole with Natural Magnifying Glasses”
Fecha: Diciembre 12, 2008
Enlace con el artículo original: aquí
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