Las lentes gravitacionales fueron predichas por Albert Einstein como parte de su teoría de la relatividad general. / Imagen: Composición del anillo de Einstein de SDP.81 y de la galaxia observada a través de la lente gravitatoria / ESO

Las observaciones de un anillo de Einstein llevadas a cabo por ALMA revelan detalles extraordinarios

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La campaña de base larga de ALMA ha producido una imagen de una galaxia lejana vista a través de una lente gravitatoria que alcanza un nivel de detalle impresionante. La imagen muestra una vista ampliada de las regiones de formación estelar de la galaxia, de un tipo que nunca se había visto antes a este nivel de detalle en una galaxia tan remota. Las nuevas observaciones son mucho más detalladas que las realizadas con el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA y revelan cúmulos de formación estelar en la galaxia equivalentes a versiones gigantes de la nebulosa de Orión.

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ESO / La campaña de base larga de ALMA ha producido algunas observaciones sorprendentes, proporcionando información detallada sin precedentes sobre los habitantes del universo cercano y lejano. La campaña de observaciones, realizada a finales de 2014, tenía como objetivo una galaxia lejana conocida como SDP.81. La luz procedente de esta galaxia es víctima de un efecto cósmico conocido como lentes gravitacionales. Una gran galaxia que se encuentra entre SDP.81 y ALMA actúa como una lupa, deformando la luz de la galaxia más distante y creando un ejemplo casi perfecto de un fenómeno conocido como un anillo de Einstein.

Al menos seis grupos de científicos han analizado independientemente los datos del ALMA sobre SDP.81. Este frenesí de artículos de investigación ha dado a conocer gran cantidad de información sobre la galaxia, revelando detalles sobre su estructura, contenido, movimiento y otras características físicas.

ALMA actúa como un interferómetro. En otras palabras, el conjunto de antenas trabaja perfectamente sincronizado, recogiendo la luz como si de un único y enorme telescopio virtual se tratara. Como resultado, estas nuevas imágenes del SDP.81 tienen una resolución hasta 6 veces mayor que las tomadas en el infrarrojo con el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA.

Los sofisticados modelos elaborados por los astrónomos revelan estructuras del interior de SDP.81 que nunca antes habían sido observadas. Con forma de nubes polvorientas, se cree que se trata de repositorios gigantes de gas molecular frío, los lugares en los que nacen estrellas y planetas. Estos modelos fueron capaces de corregir la distorsión producida por la ampliación de la lupa gravitacional.

Las observaciones de ALMA son tan precisas que los investigadores pueden ver cúmulos de formación de estrellas dentro de la galaxia de hasta un tamaño de 100 años-luz

Como resultado, las observaciones de ALMA son tan precisas que los investigadores pueden ver cúmulos de formación de estrellas dentro de la galaxia de hasta un tamaño de 100 años-luz, lo que equivaldría a observar, en el universo distante, versiones gigantes de la nebulosa de Orión produciendo miles de estrellas nuevas. Esta es la primera vez que este fenómeno se ha visto a una distancia tan enorme.

“La imagen de la galaxia, reconstruida a partir de datos de ALMA, es espectacular,” afirma Rob Ivison, coautor de dos de los artículos y Director de Ciencia de ESO. “La enorme superficie colectora de ALMA, la gran separación de sus antenas y la atmósfera estable sobre el desierto de Atacama nos permiten obtener imágenes y espectros con un nivel de detalle exquisito. Eso significa que obtenemos observaciones muy sensibles, así como información acerca de cómo avanzan las diferentes partes de la galaxia. Podemos ver cómo galaxias que se encuentran al otro extremo del universo se fusionan  y crean un gran número de estrellas. ¡Este es el tipo de cosas que me apasionan de mi trabajo!”.

Usando la información espectral recopilada por ALMA, los astrónomos también han podido medir cómo gira la galaxia lejana y han estimado su masa. Los datos mostraron que el gas de esta galaxia es inestable: cúmulos de gas colapsan en el interior y, probablemente, se acabarán transformando en nuevas regiones gigantescas de formación estelar.

En particular, el modelado del efecto de lente también ha indicado la existencia de un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia de primer plano que hace de lupa. La parte central de SDP.81 es demasiado débil para ser detectada, lo cual lleva a la conclusión de que la galaxia en primer plano tiene un agujero negro supermasivo con más de 200–300 millones de veces la masa del Sol.

El número de artículos publicados usando tan sólo este conjunto de datos de ALMA demuestra el entusiasmo generado por el potencial de este conjunto de antenas de alta resolución y su gran capacidad colectora de luz. También muestra cómo ALMA permitirá a los astrónomos hacer más descubrimientos en los años venideros, respondiendo aún más preguntas sobre la naturaleza de las galaxias distantes.

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