Una lente gravitacional con la curiosa forma de un signo de interrogación revela el inicio de una colisión galáctica

Magnifica, intensifica, distorsiona. Estos tres verbos resumen el fenómeno de las lentes gravitacionales. En artículos anteriores, hemos tenido ocasión de describir el fenómeno de las lentes gravitacionales en las nuevas observaciones de los telescopios espaciales, especialmente el Hubble y el James Webb.

Volvemos a este fenómeno porque la última lente observada por James Webb resulta intrigante por su aspecto, que recuerda la forma de un signo de interrogación.

Cómo funciona una lente gravitacional

Brevemente, para que se produzca un fenómeno de lente gravitatoria y para que sea fácilmente observable, se necesita un objeto celeste muy muy masivo, por ejemplo, todo un cúmulo de galaxias. A este objeto lo llamaremos objeto en primer plano.

Éste, al estar muy lejos de la Tierra, también podría parecer puntual. A continuación, necesitamos uno o varios objetos astronómicos que estén más alejados y alineados detrás del objeto en primer plano. Los llamaremos objetos de fondo (o background objects en inglés).

En su viaje a la Tierra, la luz de estos objetos de fondo atraviesa una zona en la que el espacio ha sido deformado por la gravedad del objeto en primer plano. Al atravesar esta zona deformada, la imagen de los objetos de fondo se desvía. Aunque están ocultos tras el primer plano, se hacen visibles.

Además, su imagen se deforma y, en el caso de alineaciones particulares, se reproduce varias veces alrededor del objeto en primer plano. Por último, su brillo se intensifica. Si están tan lejos que son invisibles, se hacen claramente visibles gracias a la lente gravitatoria.

La lente observada recientemente por el James Webb

La última lente gravitatoria observada por el James Webb es peculiar tanto porque fue observada previamente por el telescopio Hubble, lo que permite compararla (ver imagen inferior), como por la inusual forma de interrogante en la que se ha distorsionado la luz de los objetos de fondo.

En esta lente, el objeto masivo en primer plano se llama MACS-J0417.5-1154 y es un cúmulo de galaxias, es decir, una estructura formada por miles de galaxias ligadas gravitacionalmente. La luz de este cúmulo ha viajado casi 8000 millones de años luz para llegar a la Tierra.

Los objetos de fondo son dos galaxias. Una es una galaxia espiral vista de frente, la otra es una galaxia roja rica en polvo vista de perfil. La imagen de las dos galaxias se ha intensificado por el efecto de lente. Dado que las dos galaxias están aún más lejos que MACS-J0417.5-1154, es decir, a más de 8000 millones de años luz, probablemente serían extremadamente débiles e invisibles sin el efecto lente.

La imagen de su efecto lente se reprodujo varias veces alrededor del objeto en primer plano. Además, la imagen de la galaxia roja también se distorsionó para formar una especie de estela de luz, que es precisamente lo que adoptó la forma de un signo de interrogación.

La utilidad de las lentes gravitacionales

Las dos galaxias, hechas visibles y, por tanto, estudiables gracias al aumento y la intensificación producidos por el objetivo, son muy interesantes. Su posición relativa sugiere que se encuentran en la fase inicial de una colisión. Esta fase inicial ya ha desencadenado un intenso proceso de formación estelar, fenómeno ya observado en otras colisiones galácticas.

Además de interesante, el fenómeno de las lentes gravitacionales es extremadamente útil para los astrónomos. En este caso concreto, ha permitido estudiar el proceso de formación que tuvo lugar hace más de 8000 millones de años, en galaxias tan distantes y poco iluminadas que, de otro modo, habrían permanecido invisibles.

Referencia de la noticia:

"When, where, and how star formation happens in a galaxy pair at cosmic noon using CANUCS JWST/NIRISS grism spectroscopy", Vicente Estrada-Carpenter et al. 2024, MNRAS.