Astrónomos son testigos de un retraso de casi 7 años en la luz debido a que está deformada por un cúmulo de galaxias

Allá por 1979, los astrónomos detectaron dos cuásares casi idénticos que parecían estar cerca uno del otro en el cielo. Estos llamados ‘Quásares Gemelos‘ son en realidad imágenes separadas del mismo objeto.

Aún más intrigante: los caminos de luz que crearon cada imagen viajaron a través de diferentes partes del cúmulo. Un camino tomó un poco más de tiempo que el otro. Eso significó que un parpadeo en una imagen del cuásar ocurrió 14 meses después en la otra. ¿La razón? La distribución de masa del cúmulo formó una lente que distorsionó la luz y afectó drásticamente los dos caminos.

Avance rápido hasta 2022. Un equipo de astrónomos de la Universidad de Valencia informó sobre su estudio de un efecto similar con otro cuásar distante. Pasaron 14 años midiendo un retraso de tiempo aún más largo entre múltiples imágenes de su quásar objetivo: 6,73 años, el más largo jamás detectado para una lente gravitacional.

El cúmulo de galaxias SDSS J1004+4112 juega un papel en el retraso. La combinación de galaxias y materia oscura en el cúmulo realmente enreda la luz del cuásar a medida que pasa. Eso hace que la luz viaje en diferentes trayectorias a través de la lente gravitacional. El resultado es el mismo extraño efecto retardado en el tiempo.

“Las cuatro imágenes del cuásar que observamos en realidad corresponden a un solo cuásar cuya luz se curva en su camino hacia nosotros por el campo gravitatorio del cúmulo de galaxias”, dijo José Antonio Muñoz Lozano, profesor del Departamento de Astronomía y Astrofísica y director del Observatorio Astronómico de la Universidad de Valencia.

“Como la trayectoria que siguen los rayos de luz para formar cada imagen es diferente, los observamos en distintos instantes de tiempo; en este caso, tenemos que esperar 6,73 años para que la señal que observamos en la primera imagen se reproduzca en la cuarta. una.»

El Sloan Digital Sky Survey descubrió por primera vez el cúmulo SDSS J1004+4112. El Telescopio Espacial Hubble lo tomó en 2006. Fue la primera imagen de un solo quásar con su luz dividida en cinco imágenes mediante lentes.

Una guía gráfica rápida para enfocar un cuásar

Las lentes gravitacionales crean un efecto óptico cuando la luz pasa a través de una región del espacio con una fuerte influencia gravitatoria.

¿Qué les dicen los retrasos de tiempo a los astrónomos?

El retraso de tiempo observado arroja algunas pistas interesantes sobre los cúmulos de lentes frente a los astrónomos. Los cúmulos de galaxias son asombrosamente masivos y las estructuras unidas gravitacionalmente más grandes que conocemos en el universo. Algunos contienen miles de galaxias.

La gravedad combinada de las galaxias, más la materia oscura entremezclada en el cúmulo, pueden enredar la luz de objetos más distantes cuando pasa a través o cerca del cúmulo. Resulta que la masa de todas las «cosas» en el grupo se distribuye de manera desigual. Eso puede afectar el camino de la luz a través del cúmulo.

Por lo tanto, los astrónomos necesitan todos los datos que puedan obtener sobre la distribución de la materia en un cúmulo. Eso incluye la materia oscura. Todo les ayuda a comprender cómo afecta el camino de la luz de un cuásar distante.

“La medición de estos retrasos de tiempo ayuda a comprender mejor las propiedades de las galaxias y los cúmulos de galaxias, su masa y su distribución, además de proporcionar nuevos datos para la estimación de la constante de Hubble”, dijo Lozano.

Comprensión de la distribución masiva en grupos de lentes

Además de la distribución masiva, los datos de observación también ayudan a comprender otras características del grupo de lentes, dijo Raquel Fores Toribio, estudiante de posdoctorado en la Universidad.

«En particular, ha sido posible restringir la distribución de la materia oscura en la región interna del cúmulo, ya que el efecto de lente es sensible no solo a la materia ordinaria sino también a la materia oscura«, dijo.

Agregó que calcular el tiempo de retraso también permite otros descubrimientos, incluida la distribución de estrellas y otros objetos en el área del espacio entre las galaxias del cúmulo. Además, ayudará a los astrónomos a calcular el tamaño del disco de acreción del cuásar distante.

Un artículo publicado recientemente describe el uso que hace el equipo de nuevas curvas de luz para las cuatro imágenes brillantes del sistema de lentes gravitacionales SDSS J1004+4112.

Las observaciones ocurrieron durante 14,5 años en el telescopio de 1,2 metros ubicado en el Observatorio Fred Lawrence Whipple (FLWO, EE. UU.), en colaboración con científicos de la Universidad Estatal de Ohio (EE. UU.).