El satélite Herschel devela galaxias distantes valiéndose de lentes cósmicas
GR/INAOE/DICYT Un grupo de astrónomos ha utilizado el Observatorio Herschel de la Agencia Espacial Europea para idear una nueva manera de encontrar lentes cósmicas que les ayuden a indagar la naturaleza de las galaxias que pueblan el universo distante. La magnificación ejercida por las lentes cósmicas permite observar estas galaxias cuando el universo tan sólo tenía unos miles de millones de años.
El Dr. Mattia Negrello, de la Open University del Reino Unido, es el líder del estudio, que firman otros 88 investigadores de 13 países, entre los que se encuentran los investigadores del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) y del Sistema Nacional de Investigadores de México, Dra. Itziar Aretxaga y Dr. David H. Hughes. Los resultados del estudio realizados con el Observatorio Herschel se publican en la prestigiosa revista Science. Herschel es sensible a la luz del régimen infrarrojo lejano al sub-milimétrico (60 a 500 micras), emitida no por estrellas, sino por el polvo y el gas del que se forman.
Cuando somos escolares aprendemos que la luz viaja en línea recta, pero hace ya un siglo Albert Einstein descubrió que la gravedad puede desviar la trayectoria de la luz. El efecto es habitualmente tan pequeño que no nos percatamos de él, pero cuando la luz pasa cerca de un objeto masivo, como una galaxia que contiene cien mil millones de soles, entonces es bastante evidente. En esos casos, la imagen de un objeto distante, como la de una galaxia del universo lejano, puede distorsionarse y magnificarse. La alineación del objeto masivo y un objeto lejano que el primero amplifica se denomina “lente gravitatoria” y se han descubierto muchas de estas lentes en las últimas décadas, mayoritariamente a través de ondas radio e imágenes ópticas.
Al igual que con las lupas de aumento, la alineación y distancia entre la lente, el objeto y el observador son cruciales, de tal manera que si no se dan en la proporción y posición correcta, el efecto de magnificación no se observa. Para encontrar las elusivas lentes gravitatorias los astrónomos tradicionalmente tenían que revisar grandes cantidades de datos y el éxito de detección era bastante escaso. Sin embargo, con las cámaras panorámicas de Herschel se han barrido grandes áreas del cielo que han permitido idear una técnica para encontrarlas de manera eficiente. Estos resultados se han derivado de los primeros datos adquiridos para el proyecto Herschel-ATLAS, el programa de cartografía más extenso acometido con Herschel.
Las imágenes del proyecto Herschel-ATLAS contienen miles de galaxias, algunas de ellas tan lejanas, que su luz ha tardado decenas de miles de millones de años en llegarnos. El Dr. Negrello y su equipo investigaron cinco objetos sorprendentemente brillantes. Al buscar en imágenes ópticas tomadas desde Tierra encontraron que las posiciones de las fuentes brillantes de Herschel coincidían con galaxias que normalmente no serían tan brillantes en ondas submilimétricas. Esto les hizo sospechar que las galaxias que se observan en luz óptica podían ser lentes gravitatorias que amplificaban galaxias submilimétricas mucho más distantes. “El gran paso adelante ofrecido por nuestro estudio es que hemos aprendido que la mayoría de las fuentes brillantes de Herchel están amplificadas por lentes gravitatorias, y ya no necesitamos recurrir a métodos ineficientes como los empleados en longitudes de onda visibles o radio para encontrarlas”, dice el Dr. Mattia Negrello.
“Para demostrar que se trata de objetos amplificados por las galaxias ópticas más cercanas, tuvimos que confirmar que se encontraban a distancias mayores que éstas” comenta la Dra. Aretxaga, investigadora del INAOE. “En el INAOE diseñamos un método para inferir distancias a partir de los colores submilimétricos. de las galaxias. Esta técnica nos decía que las cinco galaxias inusualmente brillantes estaban a distancias de decenas de miles de millones de años luz, mientras que las galaxias ópticas calculábamos se encontraban a tan sólo unos pocos miles de millones de años luz.” La confirmación definitiva de que las galaxias Herschel estaban más lejos que las galaxias ópticas se obtuvo a través de la detección de líneas de emisión de gas molecular por una batería de telescopios milimétricos con capacidades espectroscópicas, situados en Francia y Estados Unidos. “En algunos casos la información espectroscópica no daba la solución definitiva, y la combinación de nuestros resultados de colores y la detección de una línea de monóxido de carbono del medio interestelar de las galaxias nos dieron la distancia precisa a las galaxias,” afirma la Dra. Aretxaga.
“Cuando nos embarcamos en Herschel-ATLAS reconocimos que el Gran Telescopio Milimétrico (GTM) nos permitiría medir las distancias de las galaxias detectadas por este gran censo,” comenta por su parte el Dr. Hughes, director científico del telescopio. “De hecho el año que viene empezaremos a hacer el seguimiento de éstas y otras fuentes de Herschel y otros grandes censos del cielo milimétrico con el GTM, una vez tengamos primera luz científica. Este tipo de lentes en combinación con el GTM nos permitirá estudiar las propiedades integrales de galaxias similares a la Vía Láctea, en el momento de su nacimiento.”
Cuando el proyecto Herschel-ATLAS se complete, se identificarán cerca de una centena de sistemas amplificados con los que poder estudiar las lentes en sí. Esta muestra permitirá caracterizar las propiedades de agrupamiento de la elusiva materia oscura que compone el 80 por ciento de la materia existente en el universo, y cuya composición es todavía misteriosa.
Para mayor información:
Dra. Itziar Aretxaga itziar@inaoep.mx
Dr. David Hughes dhughes@inaoep.mx