JWST localiza el primer "zig-zag de Einstein"        

Por: Robert Lea, Space.com.

20 de noviembre de 2024

Seis casos del mismo cuásar en una imagen del JWST, lo que indica el descubrimiento del primer zigzag de Einstein. Crédito de la imagen: Dux et al. 2024.

Utilizando el telescopio espacial James Webb (JWST), los astrónomos han descubierto el primer “zig-zag de Einstein”, una imagen de un cuásar repetida seis veces en una sola imagen. La disposición se creó gracias a un efecto propuesto por primera vez por Albert Einstein en 1915 llamado “lente gravitacional”, y podría ayudar a los científicos a evitar una crisis en la cosmología. Este sistema, denominado J1721+8842, está formado por un  cuásar  (un núcleo galáctico extremadamente luminoso) rodeado por dos galaxias muy separadas, pero perfectamente alineadas.

Cabe destacar, que una lente gravitacional se produce cuando la luz procedente de una fuente de fondo pasa por delante de un cuerpo de gran tamaño en su camino hacia la Tierra y, por tanto, sigue la curvatura resultante en el espacio, lo que hace que su propio camino se curve. La luz procedente de esta fuente de fondo toma, por tanto, diferentes caminos alrededor de una lente gravitacional, acercándose a la masa de lente a distintas distancias y curvándose en diferentes grados. Esto significa que esta luz procedente de la misma fuente de fondo puede llegar en momentos diferentes al mismo telescopio.

Como resultado, un único cuerpo emisor de luz de fondo puede aparecer en varios lugares en una única imagen. Estos objetos pueden formar disposiciones como anillos de Einstein, cruces de Einstein y, en este caso único en la actualidad, un zigzag de Einstein. Este nuevo avistamiento no solo es increíblemente raro, sino que constituye un ejemplo fascinante de un curioso fenómeno de curvatura del espacio-tiempo introducido en la teoría de la gravedad de Albert Einstein , la relatividad general, sino que el zigzag de J1721+8842 también tiene un poder que las lentes gravitacionales estándar no tienen. El primer zigzag de Einstein visto por la humanidad podría ayudar a los científicos a abordar dos de los mayores misterios de la cosmología.

El primero de estos misterios se refiere a la naturaleza de la energía oscura, o la fuerza que impulsa la expansión acelerada del Universo que representa alrededor del 70% del presupuesto cósmico de energía y materia, y el segundo tiene que ver con una disparidad que los científicos encuentran al medir el valor de la velocidad de expansión del Universo: la constante de Hubble. “Estoy emocionado, no sólo porque se trata de un fenómeno natural fascinante, sino también porque este sistema es increíblemente prometedor para medir parámetros cosmológicos”, dijo a Space.com Martin Millon, miembro del equipo de descubrimiento y cosmólogo de la Universidad de Stanford.

“Este sistema de lentes ofrece el potencial de imponer restricciones estrictas tanto a la constante de Hubble como a la ecuación de estado de la energía oscura, algo que generalmente no es posible”, afirmó Millon. En realidad, el JWST no fue el primer telescopio en detectar al cuásar J1721+8842. El cuásar con efecto lente, que está compuesto más específicamente de gas y polvo brillante alrededor de un agujero negro supermasivo que se alimenta , fue descubierto por Cameron Lemon en 2017 utilizando el Telescopio de Sondeo Panorámico y Sistema de Respuesta Rápida (Pan-STARRS) ubicado en el Observatorio Haleakala en Hawái.

En un principio, el cuásar parecía estar rodeado por una lente de tan solo cuatro veces. Sin embargo, la sensibilidad del JWST ha revelado que, en realidad, dos galaxias están actuando como lente de este cuásar distante seis veces, y que la galaxia más distante de esta disposición también está siendo afectada por la galaxia más cercana. “Lo llamamos 'zigzag de Einstein' porque la trayectoria óptica de dos de las múltiples imágenes pasa por la primera galaxia en un lado antes de ser desviada por la segunda galaxia en el otro lado. Esta trayectoria óptica crea un patrón en zigzag entre las dos galaxias”, señala Millon.

“Además, esta lente también se puede utilizar simultáneamente para limitar la ecuación del estado de la energía oscura del Universo”, dijo Frédéric Dux, investigador del Laboratorio de Astrofísica de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL). “Esto es muy interesante ya que esta cantidad, y la constante de Hubble, son típicamente degeneradas, lo que significa que podemos 'mover ambos mandos' en diferentes direcciones y aún así ajustar bien los datos de observación. Con este sistema, podríamos ser capaces de romper esta degeneración”.

Eso permitiría determinar ambos valores simultáneamente utilizando J1721+8842, algo que generalmente no es posible. El investigador agregó que esto es algo que actualmente está en progreso, pero se necesita mucho trabajo teórico y desarrollo de infraestructura técnica antes de que el equipo pueda medir los dos valores que quieren examinar de una manera “segura”, evitando posibles sesgos y errores.

Fuente:

https://www.space.com/first-einstein-zig-zag-jwst