Lente gravitacional

En astronomía, astrofísica e cosmoloxía física, unha lente gravitacional, ou lente gravitatoria, formase cando a luz procedente de obxectos distantes e brillantes coma os quásares dobrase arredor dun obxecto masivo (como unha galaxia masiva) situado entremedias do obxecto emisor e o observador da imaxe.

Esquema de lente gravitacional. A imaxe (a luz) dos obxectos distantes dóbrase en forma de arcos rodeando o obxecto masivo intermedio-que fai de lente-.

Efecto de lente gravitacional observado polo telescopio espacial Hubble. A lente está formada polo cúmulo de galaxias Abell 1689. Ampliada mostra arcos de galaxias afastadas.

As lentes gravitacionais foron previstas pola teoría da relatividade xeral de Einstein. No ano 1919 púidose probar a exactitude da predición. Durante unha eclipse solar o astrónomo Arthur Eddington observou como se dobraba a traxectoria da luz proveniente de estrelas distantes ao pasar preto da masa solar, producindo un desprazamento aparente da posición da estrela no ceo. Asemade, as lentes gravitacionais poden producir varias imaxes dun mesmo obxecto en posicións aparentes diferentes, ou un halo. Os eventos ou fenómenos de lentes gravitacionais pódense utilizar para detectar a presenza de obxectos masivos invisíbeis, como buratos negros e tamén de planetas extrasolares. Asemade, están a ser empregadas para o estudo da concentración de materia escura.

Os eventos de lente gravitacional clasifícanse en tres grupos:

1. Lente gravitacional forte: distorsións facilmente visibles: aneis e cruces de Einstein, arcos e múltiples imaxes.
2. Lente gravitacional débil: distorsión débil dos obxectos de fondo, pódese detectar unicamente analizando un gran número de imaxes dos obxectos de fondo.
3. Microlente gravitacional: sen distorsión aparente na forma do obxecto de fondo pero con variacións débiles na intensidade da luz emitida polos obxectos de fondo.

Unha lente gravitacional actúa en todo tipo de radiación electromagnética e non só en luz visible. De feito, este tipo de lentes carecen de aberración cromática, polo que o seu efecto non depende da lonxitude de onda da luz sobre da que actúan, senón que é igual para tódolos rangos do espectro electromagnético, sexa este óptico, infravermello, ultravioleta ou calquera outro. Isto permite poder analizar os obxectos amplificados pola lente mediante as técnicas habituais de fotometría ou espectroscopía astronómicas. Eventos de lentes gravitacionais téñense proposto no ámbito da radiación de fondo cósmico de microondas, de radio e raios x.

Aplicacións astronómicas

As lentes gravitacionais úsanse como se dun telescopio se tratase para observar a luz procedente de obxectos moi afastados. Investigadores americanos foron capaces de detectar a galaxia mais afastada coñecida aproveitando o efecto de lente gravitacional exercido pola agrupación de galaxias Abell 2218. Estas observacións fixéronse con Telescopio espacial Hubble o 15 de febreiro de 2004. Tres planetas extrasolares foron tamén descubertos en eventos de microlentes gravitacionais. Esta técnica permitirá detectar planetas de masa semellante a terrestre arredor de estrelas de tamaño semellante ao noso Sol.

Tamén pódense usar en sentido inverso: a partir da deformación na imaxe das fontes (de luz) de fondo podemos deducir a distribución da masa do obxecto que fai de lente. Isto resulta especialmente útil no caso de cúmulos de galaxias, como no citado Abell 2218 e moitos outros. Esta técnica ten a vantaxe de que é capaz de rastrexar tamén a materia escura do cúmulo, e a súa distribución, e os planetas extrasolares.

Simulación

Simulación de lente gravitacional producida por un burato negro, pasando por diante dunha galaxia situada ao fondo.

A dereita podede ver unha simulación do efecto de lente gravitacional causado por un burato negro de Schwarzschild pasando por diante dunha galaxia situada ao fondo. Unha imaxe secundaria da galaxia pódese ver dentro do radio de Einstein do burato negro no lado oposto da galaxia. A imaxe secundaria aumenta de tamaño (quedándose dentro do anel de Einstein) a medida que a imaxe principal da galaxia é "atravesada polo burato negro. O brillo superficial das dúas imaxes mantense constante, pero o seu tamaño angular varía, polo tanto, prodúcese unha amplificación da luminosidade da galaxia vista por un observador distante. A máxima amplificación prodúcese cando a galaxia (neste caso unha parte brillante da mesma) esta exactamente tras o burato negro.

Véxase tamén

Outros artigos

• Anel de Einstein.
• Radio de Einstein.

Ligazóns externas

• Vídeo: Evalyn Gates – Einstein's Telescope: The Search for Dark Matter and Dark Energy in the Universe, presentación en Portland, Oregon, o 19 de abril de 2009.
• Perso.Wanadoo.es (microlentes gravitacionais en castelán).
• Cfa-www.Harvard.edu (Gravitational Lens Data Base Harvard Center for Astrophysics, galería de imaxes; en inglés).
• UK.Arxiv.org Arquivado 28 de agosto de 2015 en Wayback Machine. («A planetary microlensing event»; artigos técnicos; en inglés).
• Arxiv.org («A Jovian-mass Planet in Microlensing Event OGLE-2005-BLG-071» artigos técnicos; en inglés).