Una lente gravitacional para ver varias veces el pasado

Una de las ideas más fascinantes de Teoría de la Relatividad General de Einstein es la que nos dice que la gravedad deforma el espacio, que lo curva. Nuestra intuición nos hace ver el espacio como un marco de referencia fijo, rígido. Sin embargo nuestra intuición no tiene nada que hacer ante la rotundidad de las observaciones que dan la razón a Einstein y en la actualidad tenemos mútltiples evidencias de la curvatura del espacio.

Entre las más claras se encuentran las imágenes de los cúmulos de galaxias. En estos cúmulos la alta concentración de galaxias y de materia oscura dan lugar a unas enormes campos gravitatorios que curvan el espacio y obligan a seguir esa curvatura a todo lo que se mueva por ese espacio, incluida la luz. Las imágenes de muchos de estos cúmulos muestran claramente cómo la luz de las galaxias de fondo se curvan al atravesar el cúmulo. En la siguiente imagen podemos ver el cúmulo de galaxias denominado CL0024+17.

Cúmulo de galaxias Cl 0024+17

Cúmulo de galaxias Cl 0024+17 (click para ampliar)

En esta imagen resultan muy evidentes una serie de arcos de color azulado que corresponden a galaxias que se encuentran por detrás del cúmulo y cuya imagen nos llega deformada tras haver atravesado el espacio curvado por la gravedad del cúmulo. Este efecto recibe el nombre de lente gravitacional porque se trata de un efecto similar al que provoca una lente de cristal.

Cuando vemos una imagen como la anterior sabemos que se trata de una imagen que corresponde al pasado. Sabemos que la velocidad de la luz es finita, y aunque es muy alta, le lleva algo de tiempo recorrer cualquier distancia. Para las cosas que tenemos cerca este tiempo es tan pequeño que podemos considerar que la luz nos llega de forma inmediata. Sin embargo si observamos la Luna, su imagen tiene una antigüedad de algo más de un segundo, la del Sol más de 8 minutos y si miramos la Galaxia de Andrómeda contemplamos una imagen de hace 2,5 millones de años. Un telescopio es una instrumento que nos ofrece imágenes del pasado.

En la siguiente imagen del telescopio espacial Hubble vemos el cúmulo de galaxias MACS J1149+2223.

El cúmulo de galaxias MACS J1149+2223

El cúmulo de galaxias MACS J1149+2223 (click para ampliar)

En una de las galaxias de este cúmulo podemos observar cuatro puntos alrededor de la misma que corresponden a una supernova que se encuentra en una galaxia que hay por detrás del cúmulo. Los cuatro puntos corresponden a la misma supernova, es el efecto de lente gravitacional el que hace que veamos cuatro imágenes de la misma supernova. Este fenómeno se conoce como Cruz de Eisntein, y ya ha sido observado en otras ocasiones.

En supernova estalló hace miles de millones de años, por tanto estamos viendo el pasado y lo estamos viendo 4 veces.

Supernova Refsdal

Supernova Refsdal (click para ampliar)

Lo que resulta más sorprendente es que los científicos que han estudiado la imagen piensan que hace unos años ya se pudo ver una imagen de este supernova en otra posición de este cúmulo de galaxias. La luz de la supernova ha atravesado el cúmulo por diferentes partes del mismo y cada una de estos caminos tiene una longitud diferente, lo que hace que la luz tarde tiempos diferentes en recorrerlos. Cada ver que que la luz de la supernova recorre uno de estos caminos y el efecto de lente gravitacional hace que alguno de ellos se curve y llegue a la Tierra vemos una imagen de la supernova.

En el siguiente video se pueden ver los diferentes caminos que habría recorrido la imagen de la supernova al atravesar el cúmulo y cómo estas imágenes habría llegado en diferentes momentos a la Tierra.

Los cálculos de los investigadores indican además que dentro unos años podremos ver de nuevo la misma imagen de la supernova en otra posición de este cúmulo de galaxias. Alguno de los caminos que ha tomado la luz de la supernova a través del cúmulo para llegar a nosotros es más largo, por lo que necesitará aún algunos años más para llegar a la Tierra.

En los próximos años volveremos a observar este cúmulo para volver a ver esta misma supernova, para volver a ver de nuevo el mismo pasado que estamos contemplando ahora. Hay que acordarse una vez más de aquella mítica frase: ‘He visto cosas que no creeríais …”.

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