En un descubrimiento poco común, investigadores han identificado una configuración única de galaxias que forman la lente gravitacional más exquisitamente alineada que se ha encontrado hasta la fecha.
La lente carrusel es un sistema de lentes gravitacionales masivo a escala de cúmulo que permitirá a los investigadores profundizar en los misterios del cosmos, incluida la materia oscura y la energía oscura, según los autores del estudio, publicado en The Astrophysical Journal.
“Se trata de una ‘alineación galáctica’ increíblemente afortunada: una alineación casual de múltiples galaxias a lo largo de una línea de visión que abarca la mayor parte del universo observable”, dijo en un comunicado David Schlegel, coautor del estudio y científico sénior de la División de Física del Laboratorio Berkeley. “Encontrar una de esas alineaciones es como encontrar una aguja en un pajar. Encontrar todas estas es como encontrar ocho agujas alineadas con precisión dentro de ese pajar”.
La lente del carrusel es una alineación que consta de un cúmulo de galaxias en primer plano (la “lente”) y siete galaxias de fondo que abarcan inmensas distancias cósmicas y que se ven a través del espacio-tiempo distorsionado gravitacionalmente alrededor de la lente.
INCLUYE UNA CRUZ DE EINSTEIN
El cúmulo de galaxias en efecto lente, ubicado a 5 mil millones de años luz de la Tierra, se muestra mediante sus cuatro galaxias más brillantes y masivas (indicadas por La, Lb, Lc y Ld), y estas constituyen el primer plano de la imagen.
Siete galaxias únicas (numeradas del 1 al 7) aparecen a través de la lente. Estas se encuentran mucho más allá, a distancias de entre 7,6 y 12 mil millones de años luz de la Tierra, acercándose al límite del universo observable.
Las apariciones repetidas de cada galaxia (indicadas por el índice de letras de cada número, por ejemplo, de la a a la d) muestran diferencias en la forma que son curvas y se estiran en múltiples iteraciones de “espejo de la casa de la risa” causadas por el espacio-tiempo deformado alrededor de la lente.
De particular interés es el descubrimiento de una Cruz de Einstein, la más grande conocida hasta la fecha, que se muestra en las múltiples apariencias de la galaxia número 4 (indicadas por 4a, 4b, 4c y 4d). Esta rara configuración de múltiples imágenes alrededor del centro de la lente es una indicación de la distribución simétrica de la masa de la lente (dominada por materia oscura invisible) y desempeña un papel clave en el proceso de modelado de la lente.
La luz que viaja desde un espacio lejano puede ser magnificada y curvada a medida que pasa a través del espacio-tiempo distorsionado gravitacionalmente de galaxias más cercanas o cúmulos de galaxias. En casos raros, una configuración de objetos se alinea casi perfectamente para formar una lente gravitacional fuerte.
Utilizando una gran cantidad de nuevos datos de los estudios de imágenes heredados del Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), observaciones recientes del telescopio espacial Hubble de la NASA y la supercomputadora Perlmutter del National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), el equipo de investigación se basó en sus estudios anteriores (en mayo de 2020 y febrero de 2021) para identificar posibles candidatos a lentes potentes, sentando las bases para el descubrimiento actual.
“Nuestro equipo ha estado buscando lentes potentes y modelando los sistemas más valiosos”, explica Xiaosheng Huang, coautor del estudio y miembro del Proyecto de Cosmología de Supernovas del Laboratorio Berkeley, y profesor de física y astronomía en la Universidad de San Francisco.
UNA ALINEACIÓN INCREÍBLE
“La lente carrusel es una alineación increíble de siete galaxias en cinco grupos que se alinean casi perfectamente detrás de la lente del cúmulo en primer plano. A medida que aparecen a través de la lente, las imágenes múltiples de cada una de las galaxias de fondo forman patrones circulares aproximadamente concéntricos alrededor de la lente en primer plano, como en un carrusel. Es un descubrimiento sin precedentes, y el modelo computacional generado muestra una perspectiva muy prometedora para medir las propiedades del cosmos, incluidas las de la materia oscura y la energía oscura”.
La lente carrusel permitirá a los investigadores estudiar la energía oscura y la materia oscura de formas completamente nuevas basadas en la solidez de los datos de observación y su modelo computacional.
“Se trata de una alineación extremadamente inusual, que por sí sola proporcionará un banco de pruebas para los estudios cosmológicos”, observa Nathalie Palanque-Delabrouille, directora de la División de Física del Laboratorio Berkeley. “También demuestra cómo las imágenes obtenidas para DESI pueden aprovecharse para otras aplicaciones científicas”, como la investigación de los misterios de la materia oscura y la expansión acelerada del universo, impulsada por la energía oscura.
