Lentes gravitatorias: los eventos cósmicos predichos por Einstein

Las lentes gravitacionales son uno de esos fenómenos que ocurren en el Universo y que, no cabe duda, casi se puede decir que desafían la realidad de lo cotidiano. Se trata de un efecto predicho por la Teoría de la Relatividad General de Einstein que refleja perfectamente la influencia de la gravedad sobre la luz, la cual se curva al pasar cerca de objetos masivos capaces de curvar el espacio-tiempo y generan hoyos y regiones curvas en él.

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¿QUÉ SON LAS LENTES GRAVITACIONALES?

De esta forma, las lentes gravitacionales son fenómenos cósmicos que se producen cuando la gravedad de un objeto masivo, como una galaxia o un cúmulo de galaxias, curva y distorsiona la luz que proviene de objetos más distantes en el espacio. Es un fenómeno consecuencia directa de la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein, que describe perfectamente la forma en la que la masa y la energía afectan a la geometría del espacio-tiempo.

Gravitational lens full
CC

Esquema de trayectorias de luz en una lente gravitatoria. Las imágenes de objetos distantes adquieren forma de arcos rodeando el objeto masivo intermedio.

Para entender mejor este fenómeno debes imaginar una galaxia como si se tratase de un cristal muy grande. De esa forma, cuando la luz de una galaxia lejana viaja hacia la galaxia y la atraviesa, la gravedad de esta actúa como una lente gigante que dobla y enfoca la luz, creando ciertas distorsiones en la imagen que vemos cuando esa luz sigue su camino y llega a la Tierra. Es un fenómeno que puede dar lugar a efectos visuales muy sorprendentes, como la duplicación de una galaxia o la formación de anillos desconocidos, conocidos como “arcos gravitacionales”.

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En el Universo conocido, existen dos categorías principales de lentes gravitacionales: las lentes fuertes y las lentes débiles. Las lentes fuertes, por su parte, provocan distorsiones significativas en las imágenes de los objetos de fondo, generando a menudo múltiples imágenes a partir de un solo objeto. Por otro lado, las lentes débiles causan distorsiones mucho más sutiles, como son cambios en la forma o en la orientación de los objetos cosmológicos distantes.

En definitiva, este fenómeno es una forma de “ver” o “identificar” la masa invisible del Universo. Por ejemplo, la materia oscura no emite luz y, por lo tanto, es difícil de detectar de forma directa por observación. Sin embargo, las lentes gravitacionales pueden actuar como lupas cósmicas, ampliando la luz de objetos de mucha masa, y haciendo posible identificarlos y situarlos, a pesar de no ser capaces de observarlos.

EFECTOS Y APLICACIONES

No obstante, las lentes gravitacionales no solo ofrecen una visión estética del Universo, sino que también actúan como potentes herramientas científicas.  Por ejemplo, además de amplificar la luz, estos fenómenos don también un recurso muy efectivo para medir la masa de objetos lejanos.

Y es que la distorsión producida por las lentes gravitacionales permite estudiar la forma en la que la luz se curva alrededor de esos objetos lo que, para los astrónomos, es proporcional a calcular la cantidad de masa presente y, a su vez, mapear la distribución de la materia en el Universo.

Vera Rubin, 1974

Vera Rubin y el descubrimiento de la materia oscura

Las lentes gravitacionales son también una forma de sondear el Espacio. Al observar objetos distantes a través de cúmulos de galaxias que actúan como lentes, es posible tener una visión más clara de los objetos más lejanos y de sus propiedades, siendo capaces de estudiarlos con un mayor detalle del que sería posible sin la amplificación proporcionada por las lentes.

¿CUÁLES SON LAS PREGUNTAS PENDIENTES?

A lo largo de los últimos años, los avances tecnológicos y la dedicación de los astrónomos han llevado a una serie de descubrimientos significativos que, no solo han ampliado el conocimiento de estos fenómenos, sino que también han dado lugar al planteamiento de nuevas preguntas acerca de la naturaleza de la materia y de la energía.

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NASA

Efectos de lentes gravitatorias observados en una imagen del telescopio espacial Hubble. La lente está formada por el clúster de galaxias Abell 1689

Así, uno de los desafíos fundamentales que plantea el estudio de las lentes gravitacionales es comprender la verdadera naturaleza de la materia oscura: aunque las lentes gravitacionales han sido clave a la hora de mapear su localización, aún queda mucho pendiente para entender qué es lo que constituye esta sustancia invisible.

Además, aunque las observaciones realizadas han sido muy útiles para estudiar los objetos masivos del Universo, también esto enfrenta la necesidad de telescopios y lentes de mayor potencia a las actuales.

Superar estas limitaciones permitirá una mayor exploración y la identificación de nuevos sistemas a los que, probablemente, ahora no tenemos alcance de forma tecnológica. Por ello, mejorar la exactitud y las herramientas existentes, propósito que ya se está llevando a cabo día a día, es crucial para garantizar interpretaciones confiables de las observaciones y tener resultados precisos y más amplios.

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