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Ciencias y letras por Salvador Ruíz Fargueta

Ciencias y letras, trata de acercar las dos culturas , favorecer su mestizaje. En realidad, sólo es una cultura que nos puede acercar más a nosotros mismos, a las complejas relaciones humanas, al mundo y a sus interrogantes. El autor, ingeniero y físico, es editor de La bella teoría. Publica los días 1 de cada mes.

Lentes gravitatorias, los anillos de Einstein

En su teoría de relatividad general, Einstein incluyó la gravitación cuyos efectos se dejan sentir de forma indistinguible como una aceleración. De hecho, se habla de la aceleración de la gravedad terrestre cuyo valor es de 9,8 metros/segundo 2, y es igual a la que podríamos conseguir en un habitáculo, fuera de la gravedad terrestre, si lo aceleráramos con ese mismo valor. No podríamos saber si estamos experimentando el peso o una aceleración producida por un motor sobre el habitáculo. Este es el principio de equivalencia que afirma que las leyes de la física tienen que ser las mismas para todos los observadores, independientemente de su estado de reposo o de movimiento.

La equivalencia aceleración-gravitación llevó a Einstein, de forma genial, a la concepción de la fuerza de la gravedad como una curvatura del espaciotiempo. La visualización de este hecho la podemos imaginar pensando en una superficie elástica (semejante al espaciotiempo) que se curva bajo la acción de objetos pesados (las grandes masas, de intensos campos gravitatorios), de forma que las trayectorias (geodésicas) que pueden seguir los objetos pequeños cuando están cerca de los grandes se acercan a los mismos. En este efecto se basan las llamadas lentes gravitatorias (ver figura): dos rayos de luz que pasan a ambos lados de una estrella y que son desviados por ésta de la trayectoria recta pueden cortarse. Un observador que se encuentra en el punto de intersección verá dos imágenes de una misma estrella lejana.

Las lentes gravitatorias con simetría esférica producen dos imágenes, pero los campos gravitatorios de muchos objetos cósmicos, por ejemplo de las galaxias, no poseen simetría esférica y pueden producir un número impar de imágenes del objeto con diferentes magnitudes. Otro efecto de las lentes gravitatorias es el aumento de la radiación de la fuente, con la importancia que ello significa para fuentes, como los cuásares , que se encuentran en el universo profundo.

El efecto de lente gravitatoria se observó por primera vez en objetos extragalácticos. La primera lente descubierta, y hoy la mejor investigada, es la QSO 0957+561 A,B. Se ha cartografiado detalladamente su estructura y se ha investigado la radiación del cuásar que constituye la fuente en casi todo el intervalo desde las ondas de radio hasta la radiación óptica. Las mediciones prolongadas de su brillo han permitido determinar la constante de Hubble mediante un método nuevo, basado en las diferencias observadas en la luz que recorre dos caminos diferentes. Midiendo la diferencia de los instantes de llegada de las señales se puede determinar la diferencia de los caminos ópticos, lo que, junto con la distancia angular conocida entre las imágenes, permite medir la distancia hasta el cuásar y la galaxia-lente. Comparando esta distancia con el corrimiento al rojo de los objetos se puede calcular la constante de Hubble.

La primera lente gravitatoria a la que se le llamó el Anillo de Einstein , la MG 1131+04, fue descubierta en la banda de radio durante las observaciones en el VLA . En la frecuencia de 5 GHz este objeto tiene el aspecto de un anillo un poco alargado, mientras que en la frecuencia de 15 GHz su forma se asemeja a dos lunas nuevas casi unidas.Analizando la imagen de este objeto en distintas partes del espectro, incluyendo el intervalo óptico, se puede deducir las dimensiones relativas de las regiones de la fuente que emiten en las bandas de radio y óptica. Obtenemos algo parecido a un telescopio cósmico gigantesco, que permite examinar los cuásares lejanos con un aumento lineal grande.

Hoy se conocen más de una decena de anillos como este. Para que se puedan producir estas lentes es necesario que una galaxia se encuentre casi perfectamente alineada con otra situada a menor distancia. Gracias a esto galaxias que se encuentran a unos 3000 millones de años luz nos permiten estudiar otras formaciones estelares que se encuentran a 13.000 millones. Nos permiten ver fenómenos que se produjeron hace 13.000 millones de años, cuando en nuestro universo se estaban formando las primeras estrellas.

Las lentes ópticas permitieron construir los primeros telescopios, y con ellos se abrió ante nuestros ojos la inmensidad del universo. Gracias a estas nuevas lentes cósmicas podemos indagar hasta distancias tan grandes y tiempos tan lejanos que parecían fuera de nuestro alcance.

Salvador Ruiz Fargueta | 01 de octubre de 2010


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