Este estudio, que ha combinado imágenes del Telescopio Espacial Hubble con observaciones espectroscópicas del GTC, ha confirmado la existencia de un nuevo ejemplo de lente gravitacional, un fenómeno predicho por la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. En este caso, el efecto observado se debe a la alteración causada por una galaxia que actúa como una lupa amplificando y distorsionando, en cuatro imágenes separadas en forma de cruz, la luz de otra galaxia ubicada a 20.000 millones de años luz de distancia.

Una de las conclusiones más sorprendentes de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein es que la trayectoria de la luz se curva en presencia de la materia. Este efecto se puede observar en el caso de la luz emitida por una galaxia lejana, cuando su luz pasa cerca de otra galaxia en su camino hacia el observador. El fenómeno se conoce como lentes gravitacionales, ya que es comparable a la desviación de los rayos de luz por las lentes de vidrio clásicas. De manera similar, las lentes gravitacionales actúan como lupas que cambian el tamaño, la forma y la intensidad de la imagen del objeto distante.

Dependiendo del grado de alineación de las dos fuentes, se pueden observar múltiples imágenes de la fuente distante, como cuatro imágenes separadas en forma de cruz (de ahí el nombre «cruz de Einstein»), anillos o arcos. En general, es extremadamente difícil detectar una lente gravitacional, ya que la separación entre las imágenes producidas por la lente suele ser muy pequeña, y se requieren imágenes de alta resolución para poder verlas. Al analizar con precisión las imágenes de alta resolución del Telescopio Espacial Hubble, fue posible localizar un asterismo que parecía un nuevo ejemplo del cruce de Einstein.

La recién descubierto «Cruz de Einstein» J2211-3050. Una galaxia elíptica (el objeto amarillo) actúa como una lente, produciendo los cuatro objetos azules (marcados ABCD) que son las imágenes de una galaxia aproximadamente 3 veces más distantes. Con GTC fue posible aislar y dispersar la luz de los objetos ABC, demostrando que pertenecen a la misma fuente de luz
La recién descubierto «Cruz de Einstein» J2211-3050. Una galaxia elíptica (el objeto amarillo) actúa como una lente, produciendo los cuatro objetos azules (marcados ABCD) que son las imágenes de una galaxia aproximadamente 3 veces más distantes. Con GTC fue posible aislar y dispersar la luz de los objetos ABC, demostrando que pertenecen a la misma fuente de luz. Crédito: Hubble Space Telescope / Instituto de Astrofísica de Canarias

Un descubrimiento excepcional

Sin embargo, detectar cuatro puntos de luz en la forma de una cruz colocada alrededor de una galaxia no nos asegura que sea una lente, por lo que debemos mostrar que las 4 imágenes pertenecen al mismo objeto. Para ello se requieren observaciones espectroscópicas. Por este motivo, un equipo de científicos italianos liderado por Daniela Bettoni del Observatorio de Padova y Riccardo Scarpa del IAC, decidió observar espectroscópicamente con GTC el supuesto lente.

Según Scarpa, «el resultado no pudo haber sido mejor». La atmósfera era muy limpia y con un mínimo de turbulencia (visión), lo que permitió separar claramente la emisión de tres de las cuatro imágenes. El espectro dio la respuesta de inmediato, la misma línea de emisión debido al hidrógeno ionizado apareció en los tres espectros en la misma longitud de onda.

Se había descubierto una nueva cruz de Einstein, llamada J2211-0350 de acuerdo con sus coordenadas en el cielo. El objeto que actúa como lente resulta ser una galaxia elíptica ubicada a una distancia de aproximadamente 7 mil millones de años luz, mientras que la fuente está a una distancia de al menos 20 mil millones de años luz. Todo un logro para GTC, considerando que solo se conocía otra lente de este tipo.

Nueva herramienta de investigación

Gracias a estas nuevas observaciones, presentadas en The Astrophysical Journal, los astrónomos ahora tienen una herramienta más para investigar el Universo. Las lentes gravitacionales son importantes porque permiten el estudio del Universo de una manera única. Debido a que la luz de las diferentes imágenes, inicialmente la misma luz, sigue diferentes caminos en el Universo, por lo tanto, cualquier diferencia espectral debe ser debida al material que está entre nosotros y la fuente. Además, si la fuente es variable, podemos ver un retardo de tiempo (una imagen se ilumina antes que las otras), que proporciona información valiosa sobre la forma del Universo.

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