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Lentes gravitacionales podrían revelar la naturaleza de la materia oscura

Lentes gravitacionales podrían revelar la naturaleza de la materia oscura

Científicos identifican nuevas lentes gravitacionales y su aporte al conocimiento de las galaxias antiguas en comparación con las actuales.

A principios de este año, un algoritmo de aprendizaje identificó posibles lentes gravitacionales que podrían trazar la evolución de las galaxias desde el Big Bang. Ahora, la astrónoma Kim-Vy Tran y su equipo internacional han evaluado 77 de las lentes gravitacionales, confirmando que 68 de 77 son ventanas que abarcan enormes distancias cósmicas. Esta tasa de éxito sugiere que podríamos tener miles de nuevos lentes gravitacionales ya que hasta la fecha han sido difíciles de encontrar.

Lentes gravitacionales podrían revelar la naturaleza de la materia oscura

Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI via AP

¿Qué son los lentes gravitacionales?

Los lentes gravitacionales fueron identificadas por primera vez como un fenómeno por Einstein, quien predijo que la luz se curva alrededor de objetos masivos en el espacio-tiempo, de la misma manera que la luz se curva al pasar por un lente. De este modo, amplía enormemente las imágenes de las galaxias que de otra forma no podríamos ver.

Además de ser objetos hermosos, los lentes gravitacionales proporcionan una ventana para estudiar cómo se distribuye la masa en galaxias muy lejanas que no son observables mediante otras técnicas. Al introducir formas de utilizar estos nuevos grandes conjuntos de datos del cielo para buscar muchas lentes gravitacionales nuevas.

¿Por qué es bueno haber encontrado nuevas lentes?

El artículo publicado en The Astronomical Journal presenta la confirmación espectroscópica de fuertes lentes gravitacionales que fueron identificadas anteriormente con redes neuronales convolucionales, desarrolladas por el Dr. Colin Jacobs de la Universidad de Swinburne. Dicho trabajo forma parte del estudio ASTRO 3D Galaxy Evolution with Lenses (AGEL).

Lentes gravitacionales podrían revelar la naturaleza de la materia oscura

Imagen: ESA/HUBBLE & NASA

El objetivo con AGEL es confirmar espectroscópicamente por lo menos 100 lentes gravitacionales fuertes que puedan observarse tanto en el hemisferio norte como en el hemisferio sur del planeta durante todo el año.

A pesar de que estas lentes permiten ver con más claridad los objetos que están a millones de años luz, también deberían permitir ver la materia oscura invisible que constituye la mayor parte del universo. “Sabemos que la mayor parte de la masa es oscura”, dice el Dr. Tran. “Sabemos que la masa desvía la luz y, por tanto, si podemos medir cuánta luz se desvía, podemos deducir cuánta masa debe haber”.

Disponer de muchas lentes gravitacionales a distancia dará una imagen más completa de la línea de tiempo que se remonta casi al Big Bang pues cuantas más lupas se tengan, más posibilidades habrá de estudiar estos objetos lejanos y medir mejor la demografía de las galaxias muy jóvenes.

Lentes gravitacionales podrían revelar la naturaleza de la materia oscura

Imagen: ESA/NASA/Hubble

“Entonces, en algún lugar entre esas primeras galaxias realmente tempranas y nosotros hay toda una evolución que está ocurriendo, con diminutas regiones de formación estelar que convierten el gas prístino en las primeras estrellas del sol, la Vía Láctea”.

Es por esto que con los lentes a diferentes distancias podremos mirar en diferentes puntos de la línea de tiempo cósmica para rastrear cómo cambian las cosas entre las primeras galaxia y las galaxias en la actualidad. Puesto que cada lente es única e informa algo nuevo.

Este trabajo es el resultado de una colaboración que abarca todo el mundo con investigadores de Australia, Estados Unidos, Reino Unido y Chile, donde cada grupo aportó conocimientos distintos. “Poder colaborar con personas de distintas universidades ha sido crucial, tanto para poner en marcha el proyecto como para continuar con todas las observaciones de seguimiento”, afirmó el Dr. Tran.

Lentes gravitacionales podrían revelar la naturaleza de la materia oscura

Imagen: HUBBLE TELESCOPE NASA/ESA

“Ahora estamos obteniendo imágenes de estas lentes con el telescopio espacial Hubble, que van desde imágenes asombrosamente bellas a otras extremadamente extrañas que nos costará un esfuerzo considerable descifrar”, dijo otro de los co-directores del trabajo, el profesor Tucker Jones de la Universidad de California en Davis.

Gracias al efecto de lente podemos aprender cómo son estas galaxias primitivas, de que están hechas y cómo interactuarán con su entorno. “Normalmente, estas galaxias tempranas parecen pequeñas manchas difusas, pero el aumento de la lente nos permite ver su estructura con una resolución mucho mejor. Son objetivos ideales para que nuestros telescopios más potentes nos den la mejor visión posible del universo primitivo”, afirmó.

Referencias: Kim-Vy H. Tran. (2022). The AGEL Survey: Spectroscopic Confirmation of Strong Gravitational Lenses in the DES and DECaLS Fields Selected Using Convolutional Neural Networks. The Astronomical Journal, DOI.

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