ALMA capta anillo de Einstein en impresionante imagen de lente gravitacional
7 Abril, 2015 / Tiempo de lectura: 8 minutes
Un equipo de astrónomos descubrió que una galaxia distante, vista desde la Tierra con la ayuda de una lente gravitacional, tiene el aspecto de un anillo cósmico. Esto, gracias a las imágenes obtenidas por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array(ALMA) con la mayor resolución lograda a la fecha.
Formado por la alineación fortuita de dos galaxias distantes, este objeto con una estructura de anillo, llamado SDP.81, es el ejemplo perfecto de un objeto sometido a un lente gravitacional, fenómeno conocido como anillo de Einstein y que constituye una rara y peculiar manifestación de la teoría de la relatividad general de Einstein.
Imagen generada por ALMA de la galaxia SDP.81 sometida a una lente gravitacional. El centro del anillo, de color naranja intenso (se trata de la observación a mayor resolución que ha hecho ALMA a la fecha), revela el polvo radiante de esta distante galaxia. Las áreas circundantes del anillo, representadas a una menor resolución, corresponden a la radiación en longitudes de onda milimétricas emitidas por el dióxido de carbono. Créditos: ALMA (NRAO/NAOJ/ESO); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
Las lentes gravitacionales se producen cuando una galaxia masiva o un cúmulo de galaxias curvan la luz emitida por una galaxia más distante y producen una imagen considerablemente amplificada, pero igualmente distorsionada. En este caso, la galaxia conocida como SDP.81 está tan bien alineada con otra galaxia que cobra el aspecto de una círculo prácticamente completo al ser observada desde la Tierra.
Descubierto por el Herschel Space Observatory, SDP.81 (antes conocido como HATLAS J090311.6+003906) es una galaxia con formación estelar activa que se encuentra a unos 12 mil millones de años luz, que se observa cuando el Universo tenía solo un 15 % de su edad actual. Está siendo magnificada por una galaxia masiva en primer plano, que está comparativamente cerca, a unos 4 mil millones de años luz.
"El fenómeno de la lente gravitacional se usa en la astronomía para estudiar el Universo muy joven y distante debido a que potencia considerablemente nuestros mejores telescopios", explica Catherine Vlahakis, Deputy Program Scientist de ALMA. "Con el increíble nivel de detalle en estas nuevas imágenes de ALMA, los astrónomos podrán ensamblar la información contenida en la imagen distorsionada en que vemos un anillo y producir una imagen reconstruida del verdadero aspecto de la galaxia más lejana".
Imagen combinada a partir de observaciones hechas por ALMA y el telescopio Hubble de la galaxia SDP.81 a través de una lente gravitacional. El centro del anillo, de color naranja intenso (se trata de la observación a mayor resolución que ha hecho ALMA a la fecha), revela el polvo radiante de esta distante galaxia. Las áreas circundantes del anillo, representadas a una menor resolución, corresponden a la radiación en longitudes de onda milimétricas emitidas por el dióxido de carbono. Los elementos difusos en azul, en el centro del anillo, corresponden a la galaxia que actúa como lente gravitacional observada por el telescopio espacial Hubble. Créditos: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF; NASA/ESA Hubble) y T. Hunter (NRAO)
Las nuevas imágenes de SDP.81 se obtuvieron en octubre de 2014 en el marco de la Campaña de Línea de Base Larga de ALMA, un programa crucial para probar su capacidad de resolución máxima, la que se alcanza cuando las antenas están separadas por la mayor distancia posible: 15 kilómetros.
La imagen de mayor resolución de SDP.81 se obtuvo observando la luz relativamente brillante emitida por el polvo cósmico en la distante galaxia. Esta impresionante imagen muestra arcos bien definidos en un patrón que sugiere una estructura completa de anillo. Otras imágenes de menor resolución, obtenidas al observar la débil firma molecular del monóxido de carbono y del agua, ayudaron a completar el cuadro y entregaron importantes detalles sobre esta galaxia distante.
Aunque esta intrigante interacción de la gravedad con la luz ya había sido estudiada por otros observatorios como el Submillimeter Array y el Plateau de Bure Interferometer en ondas de radio y el telescopio espacial Hubble en frecuencias de luz visible, ninguno de ellos había producido imágenes tan detalladas del anillo como las que obtuvo ALMA.
La imagen a mayor resolución que haya producido ALMA a la fecha revela el polvo radiante al interior de la distante galaxia SDP.81. La estructura en forma de anillo es generada por una lente gravitacional que distorsiona la vista de la galaxia y le da el aspecto de anillo. Créditos: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ)
"El nivel de detalle logrado con estas imágenes es de suma importancia -afirma Jacqueline Hodge, astrónoma del Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO, en su sigla en inglés)-, puesto que permitirá a los astrónomos reconstituir la información contenida en las imágenes distorsionadas que tienen el aspecto de un anillo para producir una imagen fidedigna de la distante galaxia. El hecho de revertir de esta forma la curvatura de la luz provocada por la lente gravitacional nos permitirá estudiar la verdadera forma y el movimiento interno de esta galaxia distante con mucha más claridad de la que se había logrado hasta ahora".
Para hacer estas observaciones, ALMA alcanzó una resolución máxima excepcional, de 23 miliarcosegundos, que equivale a poder ver el aro de una canasta de baloncesto puesta sobre la torre Eiffel desde una plataforma de observación en el Empire State Building.
Animación que demuestra cómo la gravedad de una galaxia masiva interpuesta entre el observador y una galaxia más distante puede curvar la luz de esta última. Si ambas galaxias se encuentran perfectamente alineadas, el resultado es una imagen sumamente distorsionada de la galaxia distante, en un fenómeno conocido como anillo de Einstein. La imagen de radio corresponde a la galaxia SDP.81 y fue generada por ALMA en el marco de su Campaña de Línea de Base Larga. Créditos: NRAO/AUI/NSF; ALMA (NRAO/ESO/NAOJ); Dana Berry/SkyWorks
"Solo una combinación de la gran capacidad de resolución y la alta sensibilidad de ALMA permite revelar estos detalles ocultos del Universo joven", asegura el director de ALMA, Pierre Cox. "Estos resultados abren un nueva frontera en astronomía y prueban que ALMA puede cumplir su promesa de hacer ciencia transformacional".
SDP.81 es uno de los cinco objetos elegidos para estudiar durante la Campaña de Línea de Base Larga de ALMA. Los demás son un disco protoplanetario, HL Tau, el asteroide Juno, la estrella Mira y el quásar 3C138. Los artículos donde se describen estas observaciones y los resultados generales de la Campaña de Línea de Base Larga de ALMA han sido aceptados para ser publicados en la revista Astrophysical Journal Letters.
Información adicional
El artículo "ALMA Long Baseline Observations of the Strongly Lensed Submillimeter Galaxy HATLAS J090311.6+003906 at z=3.042", se encuentra aquí: https://arxiv.org/abs/1503.02652
El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).
La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.
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