EN LOS LIMITES DEL UNIVERSO OBSERVABLE

ALMA y el efecto "Anillo de Einstein" nos revela la imágen más detallada de una galaxia situada en la frontera del Universo observable.

Las lentes gravitacionales fueron predichas por Albert Einstein como parte de su teoría de la relatividad general, donde se explicaba que los objetos masivos doblan el espacio y el tiempo, por lo que cualquier luz que se aproximara a este espacio-tiempo seguirá las curvaturas por el creadas, creando la sensación que se desvía, aunque en realidad ella permanece inalterable: Sería como dibujar una línea recta en una hoja de papel, y después coger esta y enrollarla. La línea ahora se retuerce sobre si misma, pero en realidad sigue siendo recta con respecto al papel. Es el papel en si mismo el que lo hace.

Lejos de ser una hipótesis o teoría, este es un efecto observable en astros tan cercanos como nuestro Sol, del que se conoce, gracias a las observaciones durante eclipses totales, que distorsiona el espacio a su alrededor, hasta el punto que las estrellas de fondo parecen desplazadas con respecto a su posición habitual. Y en el case de galaxias solitarias o cúmulo galácticos masivos, el efecto aumenta de forma exponencial, actuando como lupas cósmicas naturales. Algo que nos permite ir más allá de lo que podrían ofrecernos los observatorios más avanzados, magnificando objetos perdidos en el horizonte cósmico más lejano y permitiendo su estudio.

La expresión máxima la encontramos en los llamados Anillos de Einstein (no podía ser de otra forma), un tipo de lente gravitacional en el cual la Tierra, la galaxia que hace de lupa y la galaxia del fondo están perfectamente alineadas, creando una distorsión armónica en forma de anillo de luz.

El observatorio ALMA, en Chile, nos presenta uno de los casos más espectaculares, fruto de una amplia campaña de observaciones, realizada a finales de 2014, que tenía como objetivo una galaxia lejana conocida como SDP.81. Entre ella y la Tierra se sitúa otra, que actúa como una lupa, deformando la luz de la más distante y creando un ejemplo casi perfecto 

ALMA funciona como un interferómetro, lo que significa que esta compuesta por una serie de antenas individuales que trabajan perfectamente sincronizadas, recogiendo la luz como si de un único y enorme telescopio virtual se tratara, tan grande como sea la distancia entre sus componentes. Así, en su expansión máxima, que es de 16 Kilómetros, ofrece los resultados que tendría una sola antena de este diámetro. Como resultado, estas nuevas imágenes del SDP.81 tienen, en algunas frecuencias del espectro, una resolución hasta 6 veces mayor que las tomadas en el infrarrojo con el Telescopio Espacial Hubble, permitiendo revelar algunos detalles de su estructura, algo increíble si se tiene en cuenta que se encuentra a 11.400 millones de años-luz de distancia, casi en los límites del Universo observable.

Los sofisticados modelos elaborados por los astrónomos, capaces de corregir la distorsión producida por la ampliación de la lupa gravitacional, permiten identificar ahora lo que parecen nubes polvorientas, los lugares en los que nacen estrellas y planetas, de hasta un tamaño de 100 años-luz, lo que equivaldría a observar, en el universo más distante, versiones gigantes de la Nebulosa de Orión produciendo miles de estrellas nuevas. Esta es la primera vez que este fenómeno se ha visto a una distancia tan enorme. 

"La imagen de la galaxia, reconstruida a partir de datos de ALMA, es espectacular", afirma Rob Ivison, coautor de dos de los artículos realizados en este estudio y Director de Ciencia de ESO. "La enorme superficie colectora de ALMA, la gran separación de sus antenas y la atmósfera estable sobre el desierto de Atacama nos permiten obtener imágenes y espectros con un nivel de detalle exquisito. Eso significa que obtenemos observaciones muy sensibles, así como información acerca de cómo avanzan las diferentes partes de la galaxia. Podemos ver cómo galaxias que se encuentran al otro extremo del universo se fusionan y crean un gran número de estrellas. ¡Este es el tipo de cosas que me apasionan de mi trabajo!".

A la izquierda la galaxia de primer plano que hace de lente,observada con Hubble, y a la galaxia que vemos a través de la lente, SDP.81, que forma un anillo de Einstein casi perfecto pero que apenas puede verse. La imagen central muestra la imagen nítida del ALMA del anillo, con la galaxia de primer plano que hace de lente invisible. La imagen resultante de la galaxia lejana (derecha), reconstruida utilizando sofisticados modelos, revela estructuras finas dentro del anillo que nunca se han visto antes.

Funcionamiento de las lentes gravitacionales: La luz de una galaxia distante se distorsiona a causa del efecto gravitatorio de una galaxia en primer plano que se interponga entre nosotros y ella. La galaxia en primer plano actúa como una lupa y hace que la fuente distante aparezca distorsionada, pero amplificada, formando característicos anillos de luz, conocidos como anillos de Einstein.

El observatorio ALMA está compuesto de 66 antenas capaces de extenderse hasta 16 Kilómetros por el llano de Chajnantor, actuando como si fuera una sola antena gigantesca. Esto ofrece a los astrónomos posibilidades inimaginables en otras circunstancias. 

La imagen más detallada jamás vista del universo distante