Crédito de imagen: Hubble
Se conocen muchos ejemplos en los que una galaxia actúa como una lente gravitacional, produciendo múltiples imágenes en el cielo de un objeto más distante como un quásar brillante escondido detrás de él. Pero ha habido un misterio persistente durante más de 20 años: la teoría general de la relatividad de Einstein predice que debería haber un número impar de imágenes, aunque casi todas las lentes observadas tienen solo 2 o 4 imágenes conocidas. Ahora, el astrónomo Joshua Winn del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA) y dos ex colegas de CfA, David Rusin (ahora en la Universidad de Pennsylvania) y Christopher Kochanek (La Universidad Estatal de Ohio), han identificado una tercera imagen central de un cuásar con lentes. Las observaciones de radio del sistema conocido como PMN J1632-0033 en la constelación de Ofiuco descubrieron una débil imagen central, que puede usarse para investigar las propiedades de la galaxia de lentes y el agujero negro supermasivo que se espera que se encuentre en su centro.
“Encontrar esta imagen central es interesante por derecho propio, pero es aún más importante por lo que nos puede decir sobre la galaxia de lentes. Esto nos ofrece una nueva herramienta para estudiar galaxias tan lejanas que, incluso para el telescopio espacial Hubble, son solo manchas débiles ", dijo Winn.
Los cuásares son objetos extremadamente distantes y brillantes que se cree que funcionan con agujeros negros supermasivos. Brillan intensamente al convertir la energía gravitacional de la materia que cae en el agujero negro en luz y otros tipos de radiación, como las ondas de radio.
En la lente gravitacional, los rayos de luz de un cuásar que pasan cerca de una galaxia son doblados por el campo gravitacional de la galaxia, de la misma manera que se doblarían al pasar a través de una lente de vidrio. Cuanto más denso sea el centro de una galaxia y más fuerte sea su gravedad, más débil será la imagen central. Sin embargo, esta imagen central, cuya luz ha pasado más cerca del centro de la galaxia de la lente, puede decirnos mucho sobre el núcleo de esa galaxia. Esa oportunidad hace que encontrar imágenes tan centrales sea particularmente deseable.
En el sistema PMN J1632-0033, una galaxia elíptica está captando un quásar radio-fuerte en desplazamiento al rojo z = 3.42 (una distancia de aproximadamente 11.5 mil millones de años luz) en el desplazamiento al rojo z ~ 1 (a unos 8 mil millones de años luz de distancia) . Se sabía que existían dos imágenes del cuásar, y se sospechaba que una tercera fuente de radio muy débil era la imagen central. Sin embargo, esa tercera fuente estaba justo encima de la galaxia de la lente, por lo que podría haber sido intrínseca a la galaxia de la lente.
Al observar el "color" o espectro de la radio de las tres imágenes usando la matriz muy grande de la National Science Foundation y la matriz de línea de base muy larga, Winn y sus colegas proporcionaron pruebas convincentes de que la tercera fuente es la imagen central del quásar. Su espectro es esencialmente idéntico a las otras dos imágenes, excepto a bajas frecuencias, donde parte de la energía de la radio fue absorbida por la lente de la galaxia.
La geometría y las propiedades de las tres imágenes del cuásar ya nos hablan sobre el núcleo de la galaxia de la lente. Por ejemplo, su agujero negro central pesa menos de 200 millones de masas solares. Además, su densidad superficial (cantidad de materia proyectada contra el plano del cielo) en la ubicación de la imagen central es de más de 20,000 masas solares por parsec cuadrado. (A modo de comparación, la densidad de la superficie de la Vía Láctea cerca de nuestro sol es de aproximadamente 50 masas solares por parsec cuadrado). Ambas figuras para la galaxia lente coinciden con las expectativas basadas en observaciones detalladas de galaxias cientos de veces más cercanas a la Tierra.
“Casi todo nuestro conocimiento sobre los centros de galaxias proviene de estudiar galaxias muy cercanas. Lo sorprendente de las imágenes centrales es que puede obtener información similar sobre los núcleos de galaxias cientos de veces más lejos y miles de millones de años más joven que nuestras galaxias vecinas ", dijo Winn.
Esta investigación está disponible en línea en http://arxiv.org/abs/astro-ph/0312136 y se publicará en la edición del 12 de febrero de 2004 de la revista Nature.
Con sede en Cambridge, Massachusetts, el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica es una colaboración conjunta entre el Observatorio Astrofísico Smithsoniano y el Observatorio Harvard College. Los científicos de CfA, organizados en seis divisiones de investigación, estudian el origen, la evolución y el destino final del universo.
Fuente original: Comunicado de prensa de Harvard CfA
