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Polaris
Presidente: Pablo Lonnie Pacheco
Polaris: Carlos López Soberanes
25 de Abril 2004
19
LENTES
GRAVITACIONALES
En 1915, Albert Einstein pensó que, si de verdad su teoría
de la gravitación era correcta, y las masas deforman el espacio-tiempo a su alrededor, entonces, cualquier cosa que pase
cerca de una masa (por ejemplo cerca del Sol o de una galaxia) cambiará su trayectoria, ya que notará el espacio deformado allí). Por tanto, a las partículas de la luz (los fotones) también les debe pasar lo mismo, así que Einstein predijo que la luz debería desviarse al pasar cerca de un objeto
masivo, y propuso que esto podría verificarse observando las
posiciones de las estrellas cercanas (en proyección) al Sol
durante un eclipse total.
En un eclipse total de Sol, la
Luna tapa exactamente el
disco del Sol. Durante unos
minutos se hace la oscuridad
casi total (a pleno día) y se ve
la corona solar, las estrellas y
los planetas más brillantes. En
la imagen A de la figura vemos,
en una vista lateral, que durante el eclipse total la Luna se interpone entre la Tierra y el Sol. Supongamos que hay una estrella E muy lejana (a la izquierda y arriba
del Sol en la imagen; hay que imaginársela muy alejada hacia la izquierda) y que desde la Tierra vemos esa estrella, en proyección, cerca de la superficie del Sol. Veámoslo en la imagen B, que muestra lo
mismo que A pero visto por un observador situado en la Tierra. No
vemos ya el Sol (la Luna lo ha ocultado) y podemos ver la estrella E de
fondo proyectada casi 'tocando' el borde del Sol y la Luna.
En la imagen C se muestra la predicción de Einstein sobre la curvatura de la luz cerca del Sol: al caminar por el espacio-tiempo deformado por la masa del Sol, la luz de la estrella no sigue una línea recta euclidiana, sino que se tuerce cerca del Sol.
Lo interesante del asunto es darse cuenta que un observador desde la
Tierra vería la imagen de la estrella E no donde realmente está, sino
en E'. Desde nuestra perspectiva terrestre (imagen D) vemos a la estrella más alejada del borde del Sol que lo que realmente está.
Einstein calculó en 1915 este alejamiento extra en la posición de la
estrella y cuatro años después Arthur Eddington verificó esta predicción, lo que causó enorme asombro entre los astrónomos (aún habituados a la física newtoniana) y dio fama mundial a Einstein.
Pero una consecuencia aún más espectacular de la teoría de Einstein son
las llamadas lentes gravitacionales. El asunto es el mismo (la luz se
curva cerca de una masa) pero ahora tenemos una enorme masa (por
ejemplo una galaxia como la nuestra, la Vía Láctea, que tiene doscientos mil millones de veces la masa del Sol) que deforma enormemente el espacio-tiempo a
su alrededor y desvía
enormemente la luz de
otras galaxias lejanas.
Igual que un vidrio curvado
deforma la imagen cuando
miramos a través suyo
(practicar con una botella,
por ejemplo) una lente gravitacional deforma y amplifica la imagen de las galaxias lejanas produciendo imágenes dobles o múltiples, arcos, etc.
Y si la galaxia-lente está situada exactamente enfrente de la galaxia
de fondo, produce el llamado "anillo de Einstein". Sin embargo Eins-
tein no pudo ver la comprobación observacional de su teoría porque
el primer caso de lente gravitacional se descubrió en 1979.
Una de las imágenes más espectaculares de lente gravitacional se ha
tomado en 1999 con el telescopio NOT, del Observatorio del Roque de
los Muchachos (La Palma). Muestra a una galaxia espiral que parece
tener en su parte central cinco condensaciones brillantes (ver figura
arriba).
En realidad son cuatro imágenes gravitacionales de un cuásar lejano
(que no tiene nada que ver con la galaxia espiral) más el propio núcleo de la galaxia. ¿Cómo lo sabemos? Resulta que la luz de las cuatro condensaciones más externas (identificadas como q1 a q4 en la figura) es idéntica una a otra (en el lenguaje de la física diríamos que
tienen idéntico espectro), lo que sólo podemos explicar si son efectivamente imágenes de la misma cosa (igual que las imágenes de uno
mismo en un laberinto de espejos son idénticas entre sí, pero orientadas de forma diferente, unas las ves a la izquierda, otras a la derecha, etc.).
Este caso tan extraordinario de lente gravitacional se descubrió por
casualidad en 1985 y se le llamó "Cruz de Einstein" porque las cuatro
imágenes del cuásar forman un cuadrilátero, y también para que recordemos que gracias a Einstein podemos entenderlo.
En esta dirección de Internet hay una animación simulando cómo se
produce una imagen de lente gravitacional (imágenes dobles, cuádruples, múltiples, arcos, anillos,
etc.):http://www.ra.phys.utas.edu.au/~jlovell/simlens/.
El astrónomo Richard Ellis del Instituto Tecnológico de California (California Institute of
Technology o Caltech) explica: "En algún momento, algo así como mil millones de años después de la Gran Explosión, la atracción gravitacional hizo que el gas que llenaba el Universo
se desplomara [sobre sí mismo] y formara las primeras estrellas. Encontrar las señales de la
existencia de estas estrellas, a las cuales llamamos Primeras Luces (First Light en inglés), es uno de los retos más interesantes
de la astronomía moderna".
Ellis y su equipo hicieron lo que muchos de nosotros hacemos
cuando tenemos dificultad para ver algo: usar una lente de aumento. Apuntaron el Telescopio Espacial Hubble y, más adelante,
el telescopio Keck de Hawaii, hacia una "lente gravitacional", un
gigantesco amplificador cósmico formado por un grupo de galaxias situadas a dos o tres mil
millones de años luz de distancia.
NOTICIAS DE LA CIENCIA Y LA
TECNO
TECNOLOGÍA
07-05-2004
Opportunity llega al cráter Endurance Los científicos y los
ingenieros de la NASA tienen motivos para estar contentos: Opportunity ha
alcanzado el cráter Endurance y ha enviado magníficas panorámicas del
nuevo terreno a estudiar. Las primeras imágenes muestran la presencia de
capas de roca de espesores mucho mayores a las estudiadas en el cráter Eagle -punto de
aterrizaje- y que serán objeto de investigación detallada. Estas formaciones rocosas pueden
confirmar los descubrimientos sobre la presencia de agua en el pasado, ampliando así el conocimiento de la historia geológica de Meridiani Planum y del propio planeta Marte.
http://www.astroenlazador.com/
06-05-2004
Rosetta calibra su instrumental
Mientras se va alejando de la Tierra, la sonda europea Rosetta está siendo
puesta a punto por los controladores de la Agencia Espacial Europea. Por
primera vez se ha rotado el vehículo, de tal modo que la carga de pago
apunte directamente hacia la Tierra. De esta forma, los instrumentos MIRO
y VIRTIS ha podido efecutuar sus primeras medidas de calibración empleando la Tierra como
referencia.
Reuniones los sábados a las 17:30 hrs.
Cooperación $10.00
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