En un descubrimiento reciente, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha sacado a la luz un segundo evento de supernova con lente dentro de la galaxia distante MRG-M0138.

Este descubrimiento, resultado de observaciones del cúmulo de galaxias MACS J0138.0-2155, marca un hito importante en la astronomía.

Lente gravitacional de una supernova

A través de un proceso llamado lentes gravitacionales, que fue predicho por primera vez por Albert Einstein, la intensa gravedad de un objeto masivo deforma y magnifica la luz de los objetos detrás de él.

En este caso, el cúmulo MACS J0138.0-2155 actúa como una lente cósmica, distorsionando y amplificando la luz de la galaxia MRG-M0138, situada justo detrás de él. Este efecto no sólo magnificó la galaxia distante, sino que también produjo cinco imágenes separadas de ella.

La historia de las dos supernovas MRG-M0138 comenzó en 2019, cuando los astrónomos, utilizando imágenes del Telescopio Espacial Hubble de 2016 de la NASA, identificaron una explosión estelar dentro de la galaxia.

En noviembre de 2023, el telescopio espacial James Webb capturó otra supernova en la misma galaxia, un suceso poco común que ofrece una ventana única a los eventos cósmicos.

Información experta

Justin Pierel, NASA Beca Einstein Instituto de Ciencias del Telescopio Espacialy Andrew Newman, astrónomo de los Observatorios de Instituto Carnegie para la Cienciaexplicó este fenómeno:

“Cuando una supernova explota detrás de una lente gravitacional, su luz llega a la Tierra a través de varios caminos diferentes. Podemos comparar estas rutas con varios trenes que salen de una estación al mismo tiempo, todos viajan a la misma velocidad y se dirigen al mismo lugar”.

“Cada tren sigue una ruta diferente y, debido a las diferencias en la duración del viaje y el terreno, los trenes no llegan a su destino al mismo tiempo. Del mismo modo, las imágenes de supernovas obtenidas mediante lentes gravitacionales aparecen ante los astrónomos en el transcurso de días, semanas o incluso años”.

La constante de Hubble

“Al medir las diferencias en los momentos en que aparecen las imágenes de supernovas, podemos medir la historia de la tasa de expansión del universo, conocida como constante de Hubble, que es un gran desafío en la cosmología actual. El problema es que estas supernovas de múltiples imágenes son extremadamente raras: hasta ahora se han detectado menos de una docena”.

“Dentro de este pequeño club, la supernova de 2016 en MRG-M0138, llamada Réquiem, se destacó por varias razones. Primero, estaba a 10 mil millones de años luz de distancia. En segundo lugar, la supernova probablemente era del mismo tipo que se utiliza como “vela estándar” para medir distancias cósmicas. En tercer lugar, los modelos predijeron que una de las imágenes de la supernova está tan retrasada en su camino a través de la gravedad extrema del cúmulo que no aparecerá hasta mediados de la década de 2030”.

Segunda supernova con lentes gravitacionales

Pierel y Newman dijeron que desafortunadamente, debido a que Requiem fue descubierto mucho después de que había desaparecido de la vista, no pudieron recopilar suficientes datos para medir la constante de Hubble.

“Ahora hemos encontrado una segunda supernova con lentes gravitacionales dentro de la misma galaxia Réquiem, a la que llamamos Supernova Encore. Encore fue descubierto por casualidad y ahora estamos rastreando activamente la supernova en curso con un programa discrecional del director en el que el tiempo es crítico”.

“Utilizando estas imágenes de Webb, mediremos y confirmaremos la constante de Hubble basándonos en esta supernova de múltiples imágenes. Se confirma que Encore es una supernova de vela estándar o de tipo Ia, lo que convierte a Encore y Requiem, con diferencia, en el par de 'hermanos' de supernova de vela estándar más distante jamás descubierto”.

“Las supernovas normalmente son impredecibles, pero en este caso sabemos cuándo y dónde mirar para ver las apariciones finales de Requiem y Encore. Las observaciones infrarrojas alrededor de 2035 darán su último suspiro y proporcionarán una medición nueva y precisa de la constante de Hubble”.

Más sobre lentes gravitacionales

Como se mencionó anteriormente, la lente gravitacional, un fenómeno fascinante en astrofísica, ocurre cuando un objeto masivo, como una galaxia o un cúmulo de galaxias, desvía la luz proveniente de un objeto más distante, como una estrella, una supernova o una galaxia.

Este efecto de curvatura es consecuencia de la teoría de la relatividad general de Einstein, que describe la gravedad no como una fuerza, sino como una curvatura del espacio-tiempo causada por la masa.

Mecánica de lentes gravitacionales.

En esencia, las lentes gravitacionales actúan como un telescopio natural, magnificando y distorsionando la luz de cuerpos celestes distantes.

Los astrónomos utilizan este efecto para estudiar objetos que de otro modo serían demasiado débiles o demasiado distantes para observarlos directamente. Se ha convertido en una herramienta crucial en la exploración del cosmos, ayudando a descubrir galaxias distantes, mapear la materia oscura y estudiar la tasa de expansión del universo.

Tipos de lentes gravitacionales

Hay tres tipos de lentes gravitacionales: fuertes, débiles y microlentes. Las lentes fuertes crean múltiples imágenes, arcos o incluso estructuras en forma de anillos, conocidas como anillos de Einstein, alrededor del objeto lente.

Las lentes débiles, aunque menos dramáticas visualmente, alteran ligeramente las formas de las galaxias de fondo, proporcionando información esencial sobre la distribución de la materia oscura.

La microlente, por otro lado, ocurre cuando una sola estrella pasa frente a otra, provocando un aumento temporal de su brillo.

Impacto en la astronomía y la física.

Las lentes gravitacionales también sirven como una poderosa prueba de la teoría de Einstein, respaldando consistentemente sus predicciones sobre cómo la gravedad afecta a la luz.

El Telescopio Espacial Hubble y otros observatorios terrestres han capturado imágenes impresionantes de este fenómeno, ofreciendo no sólo conocimientos científicos sino también evidencia visual impresionante del intrincado funcionamiento de nuestro universo.

En resumen, a medida que avanza la tecnología, las lentes gravitacionales continúan ampliando nuestra comprensión del cosmos, revelando secretos sobre la materia oscura, la formación de galaxias y la estructura del propio espacio-tiempo.

Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Justin Pierel (STScI) y Andrew Newman (Carnegie Institution for Science).

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