Las lentes gravitatorias: una manera singular de observar el universo

Hoy entrevistamos a Jorge Jiménez Vicente, un investigador de la Universidad de Granada en el ámbito de la astrofísica conocido por la pasión con la que imparte sus clases. Lleva muchos años colaborando con la Unión Astronómica Internacional (IAU). Pasó parte de su vida en Holanda, y ha trabajado fundamentalmente en propiedades de galaxias espirales, usando espectroscopía de campo integral (IFU). No obstante, durante los últimos años, gracias a un colaborador y amigo de Tenerife, se ha dedicado a la aplicación del efecto de lente gravitatoria para estudiar quásares y materia oscura en galaxias. Y de eso hablaremos en la entrevista que tenemos el placer de hacerle.

jorge jimenez

¿Qué es una lente gravitatoria?

Hacia el año 1704, Newton proponía que la gravedad podría desviar los rayos de luz, pero… ¿por qué la gravedad habría de desviar la luz si esta no tenía masa? Aunque fuera un corpúsculo, sería complicado dar una respuesta válida desde el contexto newtoniano. No obstante, a partir del desarrollo de la teoría general de la relatividad (por Albert Einstein), donde la gravedad describe la geometría del espacio-tiempo, resultaba lógico pensar que la luz es desviada por la gravedad. Esto se verificó experimentalmente durante un eclipse de sol en el año 1919. Este efecto es análogo al que tienen las lentes en la óptica, y de ahí procede su nombre: una lente gravitatoria es un objeto tan masivo que puede desviar los rayos de luz que pasan cerca de él.

¿Qué es un quásar?

Su nombre es una abreviatura de la expresión inglesa “quasi-stellar radio source”, porque cuando se descubrió su existencia, en la década de los 60, se veía como una fuente de radio con aspecto casi estelar. Al analizar el espectro de este objeto, no corresponde al típico de una estrella. Su continuo no es de origen térmico y sus líneas de emisión son muy anchas. Además, la cantidad de flujo varía mucho en muy poco tiempo. Este tipo de objetos está muy lejos, y es mucho más luminoso que cualquier galaxia. Todo parece indicar que se encuentran en el centro de galaxias lejanas, alimentadas por la acreción de materia de un agujero negro supermasivo. En resumen, son objetos del tamaño del sistema solar capaces de emitir una gran cantidad de luz.

El nombre “quásar” fue acuñado en 1964 en la revista Physics Today, por Hong-Yee Chiu, un astrofísico estadounidense de origen chino.

El nombre “quásar” fue acuñado en 1964 en la revista Physics Today, por Hong-Yee Chiu, un astrofísico estadounidense de origen chino.

¿Cómo se diferencia un quásar de una galaxia a nivel experimental a través de las lentes gravitatorias?

No se pueden diferenciar. Un quásar se encuentra en el centro de la galaxia, y de alguna manera forma parte de la galaxia en sí. Los quásares brillan más incluso que el disco de las galaxias y es necesario tapar esta parte para poder observar el resto de la galaxia.

¿Podría una galaxia formar una lente gravitatoria?

Sí, esto fue propuesto en el año por Fritz Zwicky, un investigador muy famoso por ser uno de los primeros en proponer la existencia de la materia oscura. La primera lente gravitatoria se descubrió en 1979, gracias a dos imágenes de un quásar muy bien alineado con una galaxia más cercana. Ahora sabemos de unos 300 quásares que se encuentran afectados por el efecto lente gravitatoria. Las lentes gravitatorias no son algo exótico, sino una herramienta de medida muy útil. De hecho, muchos de los objetos más lejanos que conocemos se han descubierto gracias a lentes gravitatorias.

¿Es normal visualizar lentes gravitatorias?

Son objetos que están en el cielo. Por ejemplo, las “microlentes”, que son lentes gravitatorias formadas por estrellas en nuestra galaxia, varían en escala de días, pero las lentes gravitatorias galácticas no cambian en tan poco tiempo, porque están muy lejos y el quásar del que se forman las imágenes no se mueve mucho aunque sus efectos son más fuertes y por tanto más fáciles de detectar, como la formación de imágenes múltiples o muy distorsionadas de las fuentes.

¿Por qué es tan interesante el estudio de una galaxia a través de lentes gravitatorias?

Simplemente, porque hay cuestiones que de otra forma resultaría imposible o al menos muy difícil estudiarlas. Por ejemplo, el tamaño y estructura del disco de acreción de un quásar. El efecto de microlente gravitatoria es sensible al tamaño del objeto, y la cantidad de aumento por la microlente que se observa es diferente si miras en diferentes longitudes de ondas. De este modo puede estudiarse la estructura del disco. Hay cosas, como ésta, que no son fáciles de hacer de otra forma, y las lentes gravitatorias son una gran ayuda para el estudio de las galaxias, en particular de la materia oscura.

Si la lente gravitatoria está perfectamente alineada, se produce un anillo de Einstein.

Si la lente gravitatoria está perfectamente alineada, se produce un anillo de Einstein.

¿Nos podemos fiar de las lentes gravitatorias?

Como todo en ciencia, el modelo es falsible. Pero los resultados obtenidos con lentes gravitatorias son muy fiables, por eso se pueden usar como herramienta de trabajo, que generalmente veces concuerda con otros experimentos.

¿Es capaz un agujero negro de actuar como una lente gravitatoria?

¡Desde luego! Cualquier objeto masivo puede actuar como tal. Solo necesitas un buen alineamiento y un objeto masivo. En lo que respecta a los agujeros negros, el efecto es de hecho muy fuerte para todo el material que se encuentra inmediatamente fuera del horizonte de sucesos, como se aprecia en la película “Interstellar”. Allí se veía que el disco alrededor del agujero negro estaba doblado, y por eso se podía observar la parte posterior del disco alrededor del agujero negro que, de otro modo, estaría oculto tras él.

Recreación de un agujero negro en la película Interstellar (2014).

Recreación de un agujero negro en la película Interstellar (2014).

Haciendo una reflexión general sobre ciencia y sociedad, ¿por qué cree usted que se debe invertir en investigación en estos tiempos, con tantos problemas básicos en el mundo?

Partimos de la base de que el dinero que se usa en investigación no es dinero que de otro modo se destinaría a cubrir el hambre en el mundo, ya que de otro modo parecería poco ético destinar a la ciencia dinero que se puede dedicar a salvar vidas. Hay muchos objetos que se desarrollaron para la astronomía y actualmente se usan en cosas cotidianas y nos ayudan, como las CCD’s, que hoy en día se usan en los teléfonos móviles o detectores de infrarrojo. Conocer mejor el mundo contribuye a un mundo mejor. Pero en este mundo queremos ver el beneficio ya, y en lo que respecta a la astronomía, los beneficios llevan su tiempo… y puede que a veces no haya demasiadas aplicaciones. Pero conocer también es un resultado importante, ¿no?

Hablemos por último de la divulgación de la astronomía en los contenidos multimedia. ¿Qué opina de la oleada de películas con referencias astronómicas que hay últimamente?

En general no me parece mal. Es bueno que la gente aprenda ciencia a través de estos medios, pero a veces dan alguna idea equivocada. Si la película en cuestión tiene una buena base, disfruto mucho viéndola, como la recreación del agujero negro en Interstellar.

Jorge Jiménez, nuestro investigador invitado, junto a Evencio Mediavilla, del Instituto de Astrofísica de Canarias.

Jorge Jiménez, nuestro investigador invitado, junto a Evencio Mediavilla, del Instituto de Astrofísica de Canarias.

Entrevistado: Jorge Jiménez

Entrevistador: José Manuel Rodríguez

Co-entrevistador: Emilio David Rodríguez

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